Obwohl Impfungen die Sterblichkeit durch Covid-19 wirksam senken, stellen Coronaviren nach wie vor eine globale Bedrohung dar. Neue Varianten, eine geringe Wirksamkeit des Impfstoffs bei immungeschwächten Menschen und Ungleichheiten beim Zugang zu Impfstoffen sind allesamt Herausforderungen, die die Dringlichkeit der Suche nach wirksamen antiviralen Behandlungen unterstreichen. Vor diesem Hintergrund ist die Entdeckung von Molekülen, die direkt auf den viralen Replikationszyklus abzielen, für Forscher zu einer Priorität geworden. Ein Team aus Forschern des CNRS sowie französischer und brasilianischer Universitäten interessierte sich für braune Makroalgen Fucus ceranoides. Sie identifizierten antivirale Peptide – kleine Proteine, kurze Aminosäureketten – die in der Lage sind, die 3CL-Pro-Protease, ein Schlüsselenzym von SARS-CoV-2, zu hemmen. „RNA-Viren wie SARS-CoV-2 produzieren bei ihrer Replikation in Zellen ein großes Protein. Die virale Protease spielt eine zentrale Rolle bei der Zerkleinerung dieses Proteins, um die Bildung neuer funktioneller Viruspartikel zu ermöglichen.erklärt Laurent Picot, Forscher am LIENSs-Labor der Universität La Rochelle und Koordinator der Studie. Bevor Sie fortfahren: „Wenn wir diese Protease blockieren, blockieren wir den Viruszyklus und verhindern so die Vermehrung des Virus. »
Um diese hemmenden Peptide zu isolieren, verwendete das Team die Methode von Ligandenfischeneine Technologie, die die Reinigung bioaktiver Moleküle aus komplexen Extrakten vereinfacht. Dieser Ansatz besteht darin, die 3CL-Protease als „Ziel“ zu verwenden, um Moleküle einzufangen, die eine starke Affinität zu ihr haben. Mit dieser Technik konnten Forscher Peptide identifizieren, die spezifisch an die katalytische Domäne des Enzyms binden und dessen Aktivität blockieren. Sollten vor einer möglichen klinischen Anwendung noch weitere Schritte, insbesondere präklinische Studien, notwendig sein, könnten diese Peptide letztlich eine Impfung zum Schutz der Bevölkerung vor Virusinfektionen unterstützen.
Gehen Sie auf Ligandenfischen
Die Reinigung bioaktiver Moleküle aus Meeresextrakten ist ein komplexer und zeitaufwändiger Prozess, der mehrere Fraktionierungsschritte erfordert. Allerdings ist die innovative Strategie von Ligandenfischen vereinfacht diese Aufgabe, indem es eine Reinigung in einem Schritt ermöglicht. DER Ligandenfischen ist eine Methode zur Reinigung von Molekülen in komplexen Extrakten in einem Schritt. Wie der Name schon sagt, handelt es sich dabei im wahrsten Sinne des Wortes um das „Fischen nach Liganden“, unter denen gute Chancen bestehen, Inhibitoren zu identifizieren. An der Universität La Rochelle ist die Erforschung ganzer Coronaviren nicht möglich, da keine hochsicheren Labore vorhanden sind, die zur Vermeidung jeglicher Kontaminationsgefahr erforderlich sind. „Also haben wir an einem gereinigten Coronavirus-Protein gearbeitet. Die Idee bestand darin, dieses Protein als pharmakologisches Ziel zu nutzen, um Moleküle mit einer Affinität „einzufangen“. » [avec elle]präzisiert Laurent Picot.
Für diese Studie untersuchten die Wissenschaftler zunächst mehrere Makroalgenextrakte, um eine Mischung zu identifizieren, die die enzymatische Aktivität blockieren kann. Sobald dieser Extrakt ausgewählt ist, wird die Technik von Ligandenfischen wurde zur Isolierung der Inhibitoren verwendet. „Wir haben magnetische Mikrokügelchen mit gereinigtem 3CL-Enzym funktionalisiert und sie dann in Gegenwart des aktiven Extrakts inkubiert. Dadurch war es möglich, Moleküle mit einer Affinität zum Enzym gezielt zurückzuhalten.“ erklärt Laurent Picot. Anschließend werden die magnetischen Mikrokügelchen mithilfe eines Magneten zurückgewonnen und die Liganden mithilfe eines Lösungsmittels von den Enzymen freigesetzt, bevor sie mittels hochauflösender Massenspektrometrie analysiert werden. Die Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Meeresdrogenzeigte, dass der hydroalkoholische Extrakt aus Braunalgen besteht Fucus ceranoides hemmte die 3CL-Proteaseaktivität bei einer niedrigen Konzentration um 74 %. Diese Hemmung erhöht sich auf 82,7 % in Gegenwart der Mischung von Peptiden, die durch die Technik von isoliert wurden LigandenfischenDies zeigt die Wirksamkeit dieser Strategie zur Konzentration und Reinigung von Inhibitoren. Diese Ergebnisse eröffnen interessante Perspektiven für die Entwicklung präventiver Lösungen gegen Coronaviren. „Diese Peptide könnten als antivirale Wirkstoffe in eine präventive Formulierung integriert werden, die die Vermehrung von Coronaviren in der Nasen- oder Lungenschleimhaut einschränkt.“schlägt Laurent Picot vor. Er besteht jedoch darauf, dass dieses Produkt nicht zur Behandlung von Coronavirus-Infektionen gedacht ist, sondern vielmehr dazu dient, das Infektionsrisiko zu verringern. „Diese Peptide könnten als Ergänzung zur Impfung eingesetzt werden, die für den Schutz der Bevölkerung weiterhin unerlässlich ist.“fügt er hinzu. Der Forscher betont auch die Notwendigkeit, Tests an ganzen Coronaviren und an präklinischen Infektionsmodellen durchzuführen, um die Wirksamkeit dieser Peptide bei der Prävention zu validieren. Darüber hinaus werden die identifizierten Peptide Gegenstand von Untersuchungen an anderen Viren sein, beispielsweise am Herpesvirus (doppelsträngige DNA), das ebenfalls Proteasen zur Reifung seiner Proteine nutzt. Diese Forschung bestätigt die Bedeutung innovativer Technologien wie z Ligandenfischen bei der Entdeckung bioaktiver Moleküle.
Algen, ein Nährboden für Virostatika?
Die Entscheidung des französisch-brasilianischen Teams, sich auf Algen zu konzentrieren, ist völlig berechtigt. „Mehrere Studien an Makroalgen haben bereits das Vorhandensein natürlicher Moleküle mit antiviraler Wirkung gezeigt“erklärt Laurent Picot. Unter diesen Molekülen wurden in früheren Untersuchungen Phlorotannine, für Braunalgen charakteristische Polyphenole, sowie verschiedene Polysaccharide wie Fucoidane, Carrageenane und Alginate identifiziert. Diese Verbindungen zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, Viren daran zu hindern, menschliche Zellen zu infizieren oder ihre Vermehrung zu verlangsamen, was Algen zu einer vielversprechenden Quelle im Kampf gegen Viren macht.
Diese Arbeit weiter Fucus ceranoideseine noch wenig erforschte Alge, verdeutlichen das enorme ungenutzte Potenzial von Algen und Meeresorganismen in der pharmazeutischen Forschung. Auch wenn es bis zur klinischen Anwendung noch ein langer Weg ist, zeigen diese Ergebnisse, dass Lösungen für globale Gesundheitsherausforderungen in den am wenigsten erforschten Ökosystemen verborgen sein könnten. Die „Fischerei“ nach antiviralen Molekülen steht erst am Anfang und die Ozeane könnten zu entscheidenden Verbündeten im Kampf gegen künftige Pandemien werden.
Eine Alge, die reich an interessanten Molekülen ist
Die Algen Fucus ceranoides ist an den französischen Küsten verbreitet und weist mehrere Eigenschaften auf, die es für die pharmazeutische Forschung, insbesondere im Bereich antiviraler Medikamente, besonders interessant machen. Diese Alge enthält mehrere Klassen bioaktiver Moleküle, wie sulfatierte Polysaccharide, Polyphenole und bioaktive Lipide. Diese Verbindungen könnten im Kampf gegen bestimmte RNA-Viren wie SARS-CoV-2 oder umhüllte Viren eingesetzt werden. Die Polysaccharide und Polyphenole in dieser Alge können auch die Immunantwort regulieren und so die natürliche Abwehr des Körpers gegen Virusinfektionen stärken. Schließlich die darin enthaltenen Antioxidantien Fucus ceranoides könnte Wirtszellen vor Schäden schützen und so die Wirksamkeit antiviraler Behandlungen verbessern.
