Coronaviren programmieren unsere Zellen um – an dieser Schwachstelle könnte ein neues Medikament angreifen

Seit der Corona-Pandemie treibt eine Frage die Forschung um: Wie lässt sich ein Virus bremsen, das sich ständig verändert? Impfstoffe schützen vor schweren Verläufen. Spezifische Therapien gibt es ebenfalls. Doch ein breit wirksames Medikament gegen das Coronavirus fehlt bislang. Eine neue Studie zeigt nun einen möglichen Ausweg – und der liegt überraschend in unseren eigenen Zellen.

Veröffentlicht wurde die Arbeit im Fachjournal Nature Communications. Federführend war die Universität Pompeu Fabra in Barcelona unter der Leitung der Molekularvirologin Juana Díez. „Coronaviren sind sehr gefährlich wegen ihrer Fähigkeit, neue Varianten zu erzeugen, die nach Zirkulation in tierischen Reservoiren den Menschen infizieren können“, sagt Díez. „Derzeit verfügen wir über keine breit wirksamen antiviralen Medikamente gegen Coronaviren.“ Ihr Team untersuchte daher, wie die Viren die Eiweißproduktion infizierter Zellen steuern – und wie sich dieser Mechanismus gezielt stören lässt.

Viren programmieren Zellen gezielt um

Coronaviren bringen ihre eigene Bauanleitung mit. Daraus entstehen bis zu 32 Virusproteine. Für ihre Herstellung sind sie vollständig auf die Zellmaschinerie des Menschen angewiesen. Ohne diese „Produktionshallen“ könnten sie sich nicht vermehren.

Eigentlich müsste das Virus bei der Herstellung seiner Proteine ausgebremst werden. Denn viele seiner genetischen Bausteine gelten als schwerer lesbar für menschliche Zellen. Trotzdem läuft die Produktion erstaunlich schnell. An diesem Punkt setzte die Studie an.

Stress wird zum Vorteil des Virus

Am Anfang steht eine Stressreaktion. Wenn Coronaviren eine Zelle infizieren, gerät sie unter Druck. Das konnten die Forschenden in Lungenzellen beobachten: Bestimmte Warnsignale nahmen deutlich zu. Diese Stresslage verändert wiederum Enzyme in der Zelle.

Und hier wird es entscheidend. Diese Enzyme steuern winzige Helfer namens tRNAs. Sie bringen die Bausteine für neue Eiweiße an den richtigen Ort – ähnlich wie Zulieferer in einer Produktionskette.

„Interessanterweise benötigen Coronaviren tRNAs, die in Zellen nur in geringen Mengen vorhanden sind. Deshalb haben wir uns gefragt, wie sich ein Virus so schnell in einer Zelle ausbreiten kann, in der die benötigten tRNAs nicht reichlich vorhanden sind“, erklärt Erstautorin Elena Muscolino.

Die Antwort fiel überraschend einfach aus: Das Virus produziert nicht mehr dieser Helfer. Es verändert ihre Eigenschaften. Dadurch werden genau die Bauanleitungen bevorzugt umgesetzt, die das Virus braucht. Die Zelle arbeitet also nicht schneller – sie arbeitet anders. Das Virus stellt die Feinabstimmung der Produktion so um, dass seine eigenen Bestandteile rascher entstehen.

Perspektive für ein neues Coronavirus-Medikament

Besonders deutlich wurde der Effekt bei gezielten Eingriffen. Die Wissenschaftler schalteten einzelne zelluläre Helfer ab oder veränderten deren Aktivität. Sobald diese Prozesse gebremst wurden, sank die Menge der gebildeten Virusbestandteile spürbar. Das Virus verlor an Schwung.

Diesen Mechanismus könnte sich ein künftiger Wirkstoff zunutze machen: „Ein tRNA-modifizierendes Enzym ist ein vielversprechender Kandidat für die Entwicklung breit wirksamer antiviraler Medikamente, die die Ausbreitung von Coronaviren eindämmen können“, so Díez.

Der Gedanke dahinter ist einfach, aber wirkungsvoll: Statt das Virus direkt anzugreifen, könnte ein Medikament jene zellulären Prozesse blockieren, die das Virus für seine Vermehrung nutzt. Das wäre strategisch interessant. Denn verschiedene Coronaviren scheinen denselben Mechanismus zu verwenden. Ein solcher Ansatz könnte daher breiter wirken als viele bisherige Therapien.

„Ein Medikament dieser Art würde es ermöglichen, Infektionen durch neue Coronaviren bereits in frühen Phasen einzudämmen und ihre schnelle Ausbreitung zu verhindern“, erklärt die Leiterin der Studie weiter.

Bestätigung im Tiermodell

Die Forschenden überprüften ihre Ergebnisse zusätzlich bei infizierten Goldhamstern. Zwei Tage nach der Ansteckung untersuchten sie das Lungengewebe. Bestimmte chemische Veränderungen waren deutlich erhöht, vor allem bei hoher Virusmenge.

Der Mechanismus wirkt also nicht nur in Zellkulturen im Labor, sondern auch im lebenden Organismus. Noch gibt es kein fertiges Präparat. Doch die Studie beschreibt einen klaren Angriffspunkt in unseren eigenen Zellen – und damit eine realistische Grundlage für ein breit wirksames Medikament gegen Coronaviren.

Kurz zusammengefasst:

• Coronaviren nutzen nicht nur die Zellmaschinerie, sondern stellen sie gezielt um, damit ihre eigenen Virusbestandteile schneller produziert werden.
• Sie verändern dafür kleine Helfer in der Zelle, statt neue Strukturen aufzubauen – wird dieser Prozess blockiert, sinkt die Virusproduktion deutlich.
• Ein künftiges Medikament könnte genau diese zellulären Helfer hemmen und damit verschiedene Coronaviren bremsen, noch bevor sie sich massenhaft ausbreiten.

Übrigens: Während Virologen nach einem neuen Medikament gegen das Coronavirus suchen, zeigt eine weitere Studie, dass Grippe- und Corona-Infektionen schlafende Krebszellen reaktivieren und das Risiko für Metastasen deutlich erhöhen können. Wie Viren über Entzündungsreaktionen alte Tumorzellen wieder „aufwecken“, mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Frederic Camallonga / Universitat Pompeu Fabra