Nach mehr als zwei Jahren seit seiner Entdeckung, sechs Millionen Todesfällen und einer halben Milliarde gemeldeter Fälle gibt es immer noch kein wirksames Heilmittel für COVID-19. Obwohl Impfstoffe die Auswirkungen von Ausbrüchen verringert haben, können Patienten, die sich mit der Krankheit infizieren, nur unterstützende Behandlung erhalten, während sie darauf warten, dass ihr eigener Körper die Infektion beseitigt.
Eine vielversprechende COVID-19-Behandlungsstrategie, die in letzter Zeit an Bedeutung gewonnen hat, zielt auf das Angiotensin-Converting-Enzym 2 (ACE2) ab. Dies ist ein Rezeptor auf der Zellmembran, der aufgrund seiner hohen Affinität zum Spike-Protein von SARS-CoV-2 den Eintritt des Virus in die Zelle ermöglicht. Die Idee ist, dass die Verringerung des ACE2-Spiegels auf der Zellmembran ein Weg sein könnte, um zu verhindern, dass das Virus in sie eindringt und sich repliziert, wodurch seine Infektionsfähigkeit verringert wird.
In einer kürzlich veröffentlichten Studie in PLUS EINS, analysierte ein Team von Wissenschaftlern, darunter Associate Professor Shun-Ichiro Ogura vom Tokyo Institute of Technology, Japan, das Potenzial einer natürlichen Aminosäure namens 5-Aminolävulinsäure (ALA), um die Expression von ACE2 zu reduzieren. Diese Forschung wurde in Zusammenarbeit mit SBI Pharmaceuticals Co. Ltd. durchgeführt.
Wie die Forscher in ihrer Arbeit erklären, war ALA im Jahr 2021 als eine Verbindung identifiziert worden, die die Infektiosität von SARS-CoV-2 zu verringern schien. Die zugrunde liegenden Mechanismen, die zu diesem Phänomen geführt haben, blieben jedoch bisher unbekannt.
Das Team stellte die Hypothese auf, dass die Ergebnisse der Studie von 2021 durch eine Wirkung von ALA auf die Expression von ACE2 erklärt werden könnten. Um ihre Hypothese zu testen, präparierten sie menschliche Zellkulturen, verabreichten einigen von ihnen ACE2 und verglichen die ACE2-Spiegel in behandelten Zellen mit Kontrollzellen. Wie erwartet war die Menge an verfügbarem ACE2 in behandelten Zellen signifikant geringer als in Kontrollzellen.
Aber die Geschichte endet hier nicht. Bei der Aufnahme wandeln die Zellen ALA in ein Molekül namens Protoporphyrin IX (PpIX) und anschließend in Häm um – einen Vorläufer von Hämoglobin und anderen nützlichen Proteinen. Dies deutete darauf hin, dass die Expression von ACE2 mit der Produktion einer dieser Verbindungen in Verbindung gebracht werden könnte.
Daher überprüfte das Team die Konzentrationen von PpIX und Häm in mit ALA behandelten Zellen. „Wir beobachteten einen signifikanten Anstieg der Konzentration von intrazellulärem PpIX, was darauf hindeutet, dass ALA in die Zelle aufgenommen und in PpIX umgewandelt wurde“, bemerkt Ogura, „Allerdings wurde nur ein leichter Anstieg der Hämkonzentration beobachtet, was auf das Fehlen von Häm zurückzuführen sein könnte eine Eisenquelle, um PpIX in Häm umzuwandeln.“
Nach Einführung einer Eisenquelle in Form von Natriumeisen(II)-citrat stiegen die intrazellulären Hämspiegel signifikant an und die Expression von ACE2 wurde sogar noch geringer. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die ACE2-Expression durch die Hämproduktion in Schach gehalten wird, wobei letztere durch die gleichzeitige Verabreichung von ALA und einer Eisenquelle verstärkt werden kann.
Insgesamt beleuchtet diese Studie, wie ALA und der Häm-Produktionsweg die Grundlage für eine Heilung von COVID-19 bilden könnten. „Wir glauben, dass ALA zu einem potenziellen antiviralen Wirkstoff für SARS-CoV-2 entwickelt werden könnte, der in naher Zukunft eine wichtige Rolle bei der weltweiten Ausrottung der Krankheit spielen könnte“, schließt Dr. Ogura.
Mehr Informationen:
Eriko Nara et al., Unterdrückung des Angiotensin-Converting-Enzyms 2, eines Wirtsrezeptors für die SARS-CoV-2-Infektion, unter Verwendung von 5-Aminolävulinsäure in vitro, PLUS EINS (2023). DOI: 10.1371/journal.pone.0281399