Entdeckung ebnet den Weg für antivirale Mittel gegen das Ebola-Virus und seine tödlichen Verwandten

Derzeit stehen der Welt nur wenige Mittel zur Verfügung, um tödliche Filoviren wie das Ebola- und das Marburg-Virus zu bekämpfen. Die einzigen zugelassenen Impfstoffe und Antikörperbehandlungen schützen nur gegen eine Filovirusart.

Wissenschaftler am La Jolla Institute for Immunology (LJI) arbeiten daran, die Entwicklung neuer antiviraler Mittel zu steuern, indem sie geschickt Feindaufklärung betreiben. Die Forscher verwenden hochauflösende Bildgebungsverfahren, um die molekulare Struktur eines Virus zu untersuchen – und herauszufinden, wo ein Virus für neue Therapien anfällig ist.

In einem neuen Zelle In einer Studie präsentieren Wissenschaftler des Zentrums für Impfstoffinnovation des LJI die ersten detaillierten, vollständigen Bilder einer viralen Struktur namens Nukleokapsid des Ebola-Virus. Dieser Durchbruch könnte die Entwicklung antiviraler Mittel beschleunigen, die auf diese virale Struktur abzielen, um mehrere Filoviren gleichzeitig zu bekämpfen.

„Ein universelles antivirales Mittel ist der Traum, um jede Art von Viruserkrankung zu stoppen“, sagt LJI-Mitarbeiterin Reika Watanabe, Ph.D., die die Zelle Studie als Erstautor. „Diese Studie bringt uns der Suche nach einem universellen antiviralen Mittel einen Schritt näher.“

Den Feind inspizieren

Das Ebola-Virus ist auf seine Nukleokapsidstruktur angewiesen, um sein eigenes genetisches Material in Wirtszellen zu schützen und zu replizieren – und um die Immunität der Wirtszellen zu unterdrücken. Dank des Nukleokapsids kann Ebola infizierte Wirtszellen in Virusfabriken verwandeln.

Im Rahmen ihrer Studie gelang Watanabe ein wissenschaftliches Novum: Durch den Einsatz einer bildgebenden Technik namens Kryo-Elektronentomografie konnte sie einen Blick auf die Wirkung der Nukleokapsidstruktur des Ebola-Virus im Inneren tatsächlich infizierter Zellen werfen.

Auf den ersten Blick sieht das Nukleokapsid des Ebola-Virus wie ein aufgerolltes Telefonkabel aus. Watanabe enthüllte die Stadien der Wicklung und Kompression der Spule. Sie entdeckte auch, dass die zylindrische Form des Nukleokapsids aus drei Schichten besteht. Jede Schicht spielt eine andere Rolle, wenn sich das Virus in Wirtszellen repliziert. Vor den Bildgebungsstudien von LJI war die Existenz der äußeren Schicht völlig unbekannt.

Watanabes Arbeit zeigt auch, wie diese äußere Schicht zusammengesetzt ist und wie sie eine flexible Verbindung zwischen dem Nukleokapsid und der Virusmembran darstellt.

„Wir haben festgestellt, dass das Kernprotein in den unterschiedlichen Schichten des Nukleokapsids unterschiedliche Formen annimmt, um verschiedene Rollen zu spielen“, sagt LJI-Professorin, Präsidentin und CEO Erica Ollmann Saphire, Ph.D., MBA, die als leitende Autorin der Studie fungierte.

Watanabes weitere Untersuchungen enthüllten, wie die Proteine ​​in diesen Schichten während der Zusammensetzung in Wirtszellen miteinander in Kontakt treten – und wie das Ebola-Virus diese Proteine ​​neu anordnet, wenn Nukleokapsiden bei der Bildung neuer Viruspartikel helfen.

„Diese Studie löst mehrere Rätsel auf diesem Gebiet“, sagt Saphire.

Bekämpfung des Ebola-Virus – und mehr

Wie Watanabe erklärt, bedeutet ein Angriff auf das Nukleokapsid für das Virus das Aus. „Wenn man kein Nukleokapsid hat, kann nichts passieren. Das ist der Kern des Virus“, sagt sie.

Tatsächlich spielt das Nukleokapsid des Ebola-Virus eine so entscheidende Rolle bei der Infektion, dass Watanabe vermutet, dass die Gesamtstruktur des Nukleokapsids während der Evolution der Filoviren gleich geblieben sein könnte. Wissenschaftler bezeichnen diese Art von entscheidendem Strukturmerkmal als „konserviert“, wenn es bei verwandten Arten vorhanden ist.

Tatsächlich haben alle bisher bekannten pathogenen Filovirusarten, darunter auch das Ebola- und das Marburg-Virus, eine konservierte Nukleokapsidstruktur gemeinsam, sagt Watanabe. Sie leitet nun weitere Forschungen, um die Nukleokapsid-Assemblierung beim Marburg-Virus genauer zu untersuchen.

Weitere Autoren der Studie „Intrazelluläre Nukleokapsid-Assemblierung des Ebola-Virus durch In-situ-Kryo-Elektronentomographie enthüllt“ sind Dawid Zyla, Diptiben Parekh, Connor Hong, Ying Jones, Sharon L. Schendel, Willian Wan und Guillaume Castillon.