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Atomgenaue 3D-Darstellung Andockstelle von Coronavirus analysiert

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Das Bild zeigt die Darstellung des Sars-CoV-2-Virus.

(Foto: Jason McLellan, University of Texas at Austin)

Auch wenn die Zahl der Neuinfektion mit dem neuen Coronavirus bereits wieder sinkt, wird intensiv weitergeforscht. So schnell wie möglich sollen ein wirksames Mittel und ein Impfstoff gegen Sars-CoV-2 gefunden werden. Eine bestimmte Stelle des Virus wird dafür genau angesehen.

Um ein Virus wirksam bekämpfen zu können, müssen Wissenschaftler dessen Eigenarten kennen. Forscher der Universität von Texas in Austin haben sich deshalb daran gemacht, das Aussehen von Sars-CoV-2, so der Name des neuen CoronavirusVirus, zu rekonstruieren. Vor allem die Stelle, mit der das Virus an die Zelle andockt, soll in atomgenauer 3D-Kartierung abgebildet werden. Dem Team um Jason McLellan ist das mit Hilfe eines kryogenen Elektronenmikroskops und innerhalb kurzer Zeit gelungen. Anhand ihrer Bilder können die Forscher nun besser verstehen, wie sich das Sars-CoV-2 verhält, während es eine Zelle infiziert. Ihre Ergebnisse wurden im Fachmagazin Science und auf der Seite der Universität veröffentlicht.

Die Forscher geben an, aus ihren vorherigen Untersuchungen mit Sars- und Mers-Viren bereits zu wissen, dass auch bei der Bekämpfung von Sars-CoV-2 ein bestimmtes Protein eine Schlüsselrolle spielt. Das unter dem Namen ACE2-Rezeptor bezeichnete Eiweiß wird auch als Spike-Protein bezeichnet. Die Forscher sahen sich in ihren Untersuchungen vor allem diesen Teil des Virus' an, weil "… es ein Schlüsselziel für die dringend benötigten Impfstoffe und therapeutischen Antikörper …" ist, erklärt Daniel Wrapp, der maßgeblich an der Untersuchung beteiligt war.

Neueste Technik im Einsatz

Entscheidend für die veröffentlichten Erkenntnisse war der Einsatz eines kryogenen Elektronenmikroskop (Kryo-EM). Der Einsatz dieser Technologie macht es Forschern möglich, 3D-Modelle von Zellstrukturen, Molekülen und Viren im atomaren Maßstab zu erstellen. So konnten McLellan und Kollegen schließlich beobachten, dass das Spike-Protein des neuen Coronavirus beim Andocken an die Zelle seine Konformation, also die räumliche Anordnung der Atome, verändert. Es klappt sich an dieser Stelle quasi auf und bringt sich so in eine passende Form, um in die Zelle eindringen zu können.

Wegen dieser Flexibilität war es für die Forscher schwer, den Bereich der Zelle genau darzustellen und zu analysieren. Aus diesem Grund fügten die Forscher eine Mutation in das Virus ein. Sie zielten damit genau auf die genetische Bauanleitung für das Spike-Protein in der Zelle ab. "Wir wussten genau, welche Mutationen wir einsetzen mussten, weil wir das bereits bei vielen anderen Coronaviren ausprobiert hatten", erklärt McLellan das Vorgehen. Tatsächlich konnte so das Spike-Protein stabilisiert und mit dem kryogenen EM sowohl in der inaktiven als auch in der Bindungsphase dargestellt werden.

Keine Reaktion auf alte Antikörper

Die Bilder deuten darauf hin, dass Sars-CoV-2 die gleichen Andockmechanismen besitzt wie andere Coronaviren auch. Allerdings bindet sich das neue Coronavirus zehn- bis zwanzigfach erfolgreicher an die menschliche Zelle. Möglich ist, dass sich das Virus durch Mutationen so verändert hat, dass es besser an die menschliche Zelle angepasst ist. Das könnte auch der Grund dafür sein, dass es sich so schnell von Mensch zu Mensch verbreitet. Hinzu kommt die Erkenntnis, dass die Andockstelle des neuen Coronavirus' nicht auf bereits existierende Antikörper, die bei Sars-CoV und Mers-CoV erfolgreich eingesetzt werden konnten, reagiert. Der Versuch, diese alten Antikörper bei der gegenwärtigen Epidemie zur Anwendung zu bringen, wäre deshalb höchstwahrscheinlich sinnlos.

Die Forscher wollen mit diesem Wissen zweigleisig fahren. Sie planen die Entwicklung eines Impfstoffs gegen das Virus, das die Krankheit Covid-19 verursacht. Darüber hinaus verfolgen sie eine weitere Angriffsstrategie mit natürlich produzierten Antikörpern von Patienten. Diese sollen isoliert werden und im Labor erfolgreich wiederhergestellt werden. Daraus könnte ein wirksames Mittel für Menschen entstehen, die bereits mit Sars-CoV-2 infiziert sind oder in Gebiete mit hohen Infektionsraten geschickt werden müssen.

Quelle: ntv.de