Was haben Proteine mit der COVID-19-Forschung zu tun? Die Antwort: alles. Im Kampf gegen die COVID-19-Infektion steht das Spike-Protein des Erregers SARS-CoV-2 im Mittelpunkt des Interesses. Das Spike-Protein ist ein struktureller Teil der Hülle, die das virale Genom schützt und könnte der Schlüssel für Medikamente und Impfstoffe sein. Ein Überblick darüber was derzeit in der Forschung getan wird und welche Rolle ACE2, TMPRSSE, Camostat-Mesylat oder der Antikörper CR3022 spielen wird im folgenden Artikel erläutert.

Zu COVID-19

Ende 2019 wurden mehrere Fälle von Lungenentzündung unbekannter Ursache gemeldet. Seitdem hat sich COVID-19 weltweit verbreitet und wurde im März 2020 von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) als Pandemie deklariert. COVID-19 umfasst unter anderem Symptome wie Husten, Atembeschwerden sowie Fieber und kann schwerwiegend sein und sogar zum Tod führen.

Warum wird es Coronavirus genannt?

Der Name des Coronavirus kommt von dem lateinischen Wort "corona", was Krone bedeutet. Betrachtet man das Virus unter dem Elektronenmikroskop, so erscheinen Coronaviren von einer kronenartigen Struktur umgeben. Dies ist auf das Vorhandensein von viralen Spike-Proteinen zurückzuführen, die eine sphärische Morphologie charakterisieren.

Über SARS-COV-2

SARS-CoV-2, ist ein neuartiges Beta-Coronavirus, das weniger pathogen ist als das SARS-CoV oder MERS-Virus, aber eine höhere Übertragbarkeit von Mensch zu Mensch aufweist. SARS-CoV und SARS-CoV-2 sind in ihrer Struktur sehr ähnlich, aber das wichtigste Strukturprotein ist leicht unterschiedlich: das Spike-Protein. Coronaviren sind ~30 Kilobase-Positive-Sense-RNA-Viren und bestehen aus einem Nukleokapsid, das von einer Hülle umgeben ist, die drei Strukturproteine enthält: (S)-Spike, (M)-Membran und (E)-Hülle sowie mehrere Nichtstrukturproteine. Das virale Genom ist innerhalb des Nukleokapsids geschützt.

 

Forschung zu SARS CoV-2

Die rasche Verbreitung von COVID-19 hat zu einem dringenden Beginn der Forschung geführt, um therapeutische Strategien gegen SARS-CoV-2 zu finden. Im Mittelpunkt dieser Forschung steht das Virus-Spike-Protein, das mit der S1-Untereinheit der RBD die virale Bindung und Membranfusion durch Interaktion mit dem Angiotensin-Converting-Enzym-2-(ACE-2)-Rezeptor auf der Wirtszelle vermittelt. Die gezielte Beeinflussung dieser Interaktion zwischen ACE2 und S-Protein könnte ein möglicher Ansatz sein.

Eine andere Möglichkeit das Eindringen des Virus zu stoppen, könnte darin bestehen gegen die Serinprotease TMPRSS2 vorzugehen, die für das Priming des Spike-Proteins notwendig ist, das für den Eintritt in die Wirtszellen benötigt wird. Camostat-Mesylat hemmt TMPRSS2. Dies könnte die Infektion der Lungenzellen mit SARS-CoV-2 erheblich verringern und könnte für eine COVID-19-Behandlung in Betracht gezogen werden.

Während der Infektion mit COVID-19 kann die Entzündungsreaktion stark sein und einen Zytokinsturm auslösen.

Es ist wichtig die Rolle, die diese Proteine bei der Infektion mit SARS-CoV-2 spielen, vollständig zu verstehen. Um die Mechanismen des Lebenszyklus von SARS-CoV-2 zu untersuchen, werden sowohl verschiedene Antikörper als auch Proteine benötigt.

Der monoklonale Antikörper CR3022 wurde ursprünglich von einem rekonvaleszenten SARS-CoV-Patienten gewonnen und bindet an eine hochkonservierte Stelle in der RDB, was zu einer Destabilisierung der Präfusions-Spike-Konformation führt. Der CR3022-Antikörper könnte potenziell als COVID-19-Therapeutikum eingesetzt werden.

Die Universität Yale entwickelte einen COVID-19-Test auf Speichelbasis, bei dem Speichel Proteinase K hinzugegeben wird, 5 Minuten lang auf 95 °C erhitzt und direkt für die RT-qPCR ohne RNA-Extraktion verwendet wird. Dies ist eine schnellere und kostengünstigere Methode zum Nachweis von SARS-CoV-2.

Darüber hinaus gibt es auch Antigen- und Antikörper-Schnelltests, mit denen in wenigen Minuten nachgewiesen werden kann, ob ein Patient an COVID-19 leidet oder nach der Infektion Antikörper entwickelt hat.