Zielgerichtete Enzyme zerstören Virus-RNA

Einem Forscherteam unter Leitung der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, die Erbinformation von SARS-CoV-2 direkt nach dem Eindringen des Virus in die Zelle durch spezifische Enzyme zu zerstören. Die Erkenntnisse könnten als Grundlage für eine Therapie zur Behandlung von COVID-19 dienen.

Unser Genom enthält Bauanleitungen für Proteine ​​und andere Moleküle. Damit diese von der Zelle hergestellt werden können, muss zunächst eine Art Abschrift dieser Bauanleitung erstellt werden, die in Form sogenannter RNA-Moleküle vorliegt. Das Transkript wird von den Zellen erkannt und umgesetzt.

„Allerdings gibt es auch einen Mechanismus, der diese RNA sehr spezifisch zerstören kann, was in allen menschlichen Zellen im Rahmen der Genregulation stattfindet“, erklärt Dr. Thomas Michler, der die aktuelle Studie am Institut für Virologie von TUM und Helmholtz leitete Zentrum München. „Es ist die sogenannte RNA-Interferenz.“

Dabei werden in der Zelle kurze RNA-Stücke gebildet, die siRNA (small interfering RNA) genannt werden. Diese Segmente können an bestimmte Stellen in einem RNA-Molekül binden. Die siRNA bildet zusammen mit Proteinen den sogenannten RNA-Induced Silencing Complex (RISC), ein Enzym, das dann die Ziel-RNA schneidet.

Virus führt RNA in die Zelle ein

„Seit längerem gibt es Bemühungen, diesen Mechanismus therapeutisch zu nutzen“, sagt Ulrike Protzer, Leiterin des Instituts für Virologie der TUM. „Auf diesem Gebiet wurden in den letzten Jahren viele Fortschritte erzielt. Unter anderem ist es nun möglich, siRNA durch chemische Modifikationen zu stabilisieren, damit sie in Zellen nicht so schnell abgebaut wird.“

Bei SARS-CoV-2 gibt es zwei Angriffspunkte für die RNA-Interferenz: Erstens besteht das Genom des Virus aus RNA, die in die infizierte Zelle eingeschleust wird und den Bauplan für neue Viren enthält. Zweitens werden sogenannte subgenomische RNA-Moleküle gebildet, die die Wirtszelle anweisen, virale Proteine ​​zu produzieren.

Beginn des Replikationszyklus als effektivster Angriffspunkt

Das Forschungsteam wollte vor allem herausfinden, welche der Virus-RNA-Strukturen am besten angegriffen werden können und in welchem ​​Schritt des Replikationszyklus die Behandlung erfolgen sollte. „Unsere wichtigste Erkenntnis ist, dass die RNA-Interferenz am effektivsten ist, wenn das Virus gerade in die Zelle eingedrungen ist“, sagt Shubhankar Ambike, einer der Erstautoren der Studie. Hier waren siRNAs, die selektiv auf das virale Genom abzielen, anderen siRNAs überlegen, die auf die subgenomischen RNA-Moleküle abzielen.

Gemeinsam mit Kollegen der Ludwig-Maximilians-Universität München und des Deutschen Forschungszentrums für Gesundheit und Umwelt Helmholtz Zentrum München führten die Forscher auch Experimente an menschlichem Lungengewebe durch, das sie mit SARS-CoV-2 infiziert hatten. Die Experimente bestätigten ihre Ergebnisse. In einem Folgeprojekt wollen die Forscher nun eine Methode entwickeln, mit der der Wirkstoff möglichst effektiv in die Lunge gebracht werden kann. Die Ergebnisse könnten dann als Grundlage für Therapien zur Behandlung anderer viraler Atemwegserkrankungen dienen.

Die Studie ist erschienen in Nukleinsäureforschung.