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Das neu entwickelte Modell des Virus SARS-CoV-2 beschleunigt die Forschung am Virus und seinen neuen Varianten und macht sie sicherer. Zudem lassen sich mit dem realistischen Modell Medikamente besser testen.
Die Entwicklung von Impfstoffen und Medikamenten ist weltweit schon weit gediehen. Aber es können immer wieder Varianten auftauchen, die noch infektiöser sind und vor denen die vorhandenen Impfstoffe nicht oder ungenügend schützen. «Je schneller die Eigenschaften solcher Varianten charakterisiert werden können, desto schneller lassen sich Gegenmassnahmen ergreifen», schreibt die Universität Bern (Unibe) in einer Mitteilung vom Freitag.
Ein Aspekt, der die Arbeit am Virus bisher verlangsamte, war die hohe biologische Sicherheit, die im Labor gewährleistet werden muss. Die gebotene Vorsicht schliesst bestimmte Experimente sogar aus. Zu diesen Experimenten gehört etwa das genetische Screening von Zellbestandteilen, die für die Virusinfektion und Vermehrung unerlässlich sind und daher einige der besten Angriffspunkte für Medikamente darstellen.
Divide et impera
Die Forscher unter der Leitung von Nobelpreisträger Charles Rice von der Rockefeller University in New York und Volker Thiel von der Universität Bern bedienten sich eines Tricks, um dieDank eines Gefahren des Virus im Labor zu entschärfen: Sie teilten es gleichsam in zwei Komponenten auf, das Spike-Protein und die «Vermehrungsmaschinerie» des Coronavirus›.
Der Trick besteht darin, dass sie das gesamte Coronavirus-Genom ohne das Spike-Protein im Labor zusammensetzten und zusätzlich einen zweiten «Bauplan», mit dem das Spike-Protein hergestellt wird, in die Zellen einführen. Einmal in die Zellen eingebracht, kann der «spike-lose» Coronavirus-Bauplan, auch Replikon-RNA genannt, alle Schritte des viralen Lebenszyklus durchlaufen, aber keine neuen infektiösen Coronavirus-Partikel produzieren.
Was sie produzieren, sind virenähnliche Partikel ohne Spike-Bauplan. Diese können dann verwendet werden, um andere Zellen zu infizieren und so eine natürliche Infektion nachzuahmen. Diese neu infizierten Zellen verfügen jedoch ebenfalls nicht über den Bauplan für das Spike-Protein und können daher selber keine neuen infektiösen Viruspartikel produzieren. Dadurch sind im Labor weniger Vorsichtsmassnahmen vonnöten und das beschleunigt die Arbeit.
Spike ist die bösartigste Komponente
Ähnliche Systeme habe es schon früher gegeben, schreibt die Unibe, doch handelte es sich bei dem dabei separierten Protein nicht um das Spike-Protein. Der Vorteil der neuen Methode liege darin, dass mit dem Spike-Protein eine besonders schädliche Komponente besser untersucht werden könne: «Mutationen des Spike-Proteins gaben bisher den grössten Anlass zur Sorge über neue Varianten», erklärt Thiel.
Während das gesamte SARS-CoV-2-Genom 30’000 Buchstaben aufweist, verfügt der genomische Bauplan des Spike-Proteins nur über deren 5’000. Das macht es leichter handhabbar.
Am entschärften Modell wirken antivirale Medikamente ähnlich wie beim gefährlichen Original, schreiben die Forscher: Bereits vorhandene antivirale Medikamente hätten das Modell genauso blockiert wie das originale Virus. «Damit kann das Modell auch dazu verwendet werden, neue Wirkstoffe zu testen – allerdings unter wesentlich sichereren Bedingungen», sagt Thiel.
Das Modell in der Fachpublikation finden Sie hier.