Können wir SARS-CoV-2 mit SARS-CoV-2 bekämpfen?

Transmissionselektronenmikroskopische Aufnahme von SARS-CoV-2

  • Defekte Kopien des Erbguts von Coronaviren entstehen auf natürliche Weise, wenn sich diese vermehren.
  • Einige dieser Kopien sind praktisch Parasiten: Sie können sich nicht selbst replizieren, aber sie können intakte virale Genome nutzen, um Kopien von sich selbst herzustellen und andere Zellen zu infizieren.
  • Forscher haben nun eine defekte Version von SARS-CoV-2, dem Virus, das COVID-19 verursacht, geschaffen, das das ursprüngliche Virus in Zellkulturen stört und übertrifft.
  • Theoretisch könnte die Injektion des synthetischen Virus in eine Person mit SARS-CoV-2 zum Ableben beider Viren führen.

In einem Gedicht von Augustus De Morgan heißt es: „Große Flöhe haben kleine Flöhe auf dem Rücken, um sie zu beißen, und kleine Flöhe haben kleinere Flöhe, und so bis ins Unendliche.“

Es scheint, dass dies sogar für Viren gilt – die kleinsten aller Parasiten – die wiederum kleinere Viren haben, die sie parasitieren.

Biologen der Pennsylvania State University (Penn State) im University Park haben dieses universelle Naturgesetz ausgenutzt, um einen Parasiten von SARS-CoV-2 zu erschaffen, von dem sie glauben, dass er COVID-19 behandeln könnte.

Coronaviren wie SARS-CoV-2 replizieren sich, indem sie ihren molekularen Bauplan oder ihr Genom – das ein einzelner RNA-Strang ist – in eine Wirtszelle injizieren.

Die infizierte Zelle kopiert das virale Genom und produziert die von ihr kodierten Proteine, die dann zum Aufbau neuer Viruspartikel verwendet werden. Diese brechen aus der Zelle aus und infizieren weitere Zellen.

Manchmal passieren jedoch Fehler während des Kopiervorgangs, die dazu führen können, dass ein kleineres Genom erstellt wird, dem einige der Gene fehlen, die für die Herstellung der Proteine ​​des Virus benötigt werden.

Dieses defekte Genom allein ist nicht in der Lage, neue Viruspartikel herzustellen und andere Zellen zu infizieren.

Wenn es jedoch eine Wirtszelle mit einer intakten Version desselben viralen Genoms teilt, kann es die Gene des anderen nutzen, um sich zu replizieren und andere Zellen zu infizieren.

Da diese defekten Genome kleiner sind, können sie sich vor allem schneller replizieren und den ursprünglichen oder „Wildtyp“-Virus übertreffen.

Sie können auch die Replikation ihres wilden Cousins ​​stören, was ihnen den Titel defektes interferierendes (DI) Genome einbringt.

Synthetisches SARS-CoV-2

Die Biologen der Penn State synthetisierten eine DI-Version des SARS-CoV-2-Genoms, die rund 90 % kürzer ist als das Original.

Dem reduzierten viralen Genom fehlen die proteinkodierenden Gene des Originals, aber es enthält immer noch Anweisungen zum Verpacken in neue Viruspartikel.

Die Forscher führten dieses Genom in Zellen der afrikanischen Grünen Meerkatze ein, die in einer Laborkultur wachsen. Anschließend infizierten sie die Zellen mit dem Wildtyp SARS-CoV-2.

Ihre Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich das DI-Genom nicht nur 3.3-mal so schnell wie SARS-CoV-2 repliziert, sondern auch dessen Replikation stört.

Dadurch wurde die Viruslast infizierter Zellen innerhalb von 24 Stunden um etwa die Hälfte reduziert im Vergleich zu Kontrollzellkulturen.

„In unseren Experimenten zeigen wir, dass das Wildtyp-Virus SARS-CoV-2 tatsächlich die Replikation und Verbreitung unseres synthetischen Virus ermöglicht und dadurch seinen eigenen Rückgang effektiv fördert“, sagte Marco Archetti, Ph.D., außerordentlicher Professor für Biologie im Penn-Staat.

„Eine Version dieses synthetischen Konstrukts könnte als selbstfördernde antivirale Therapie für COVID-19 verwendet werden“, fügte er hinzu.

Die Forschung erscheint in der Zeitschrift PeerJ.

Nanopartikel-Liefersystem

Die Autoren behaupten, dass SARS-CoV-2 durch die Ermöglichung der Replikation des synthetischen Genoms „seinen eigenen Untergang fördern würde“.

Sie schreiben:

„Während die von uns beobachtete sofortige Reduzierung der Viruslast um 50 % für therapeutische Zwecke wohl nicht ausreicht, würde die Wirksamkeit mit der Zeit zunehmen (da die Häufigkeit der DIs zunimmt), und eine höhere anfängliche Wirksamkeit könnte mit einem Verabreichungsvektor und einer verbesserten Version erzielt werden des DI-Genoms.“

Seit dem Verfassen des Papiers haben die Biologen erfolgreich Nanopartikel verwendet, um ihr DI-Virus in Zellen zu transportieren, die in Kultur wachsen. Diese testen sie nun an lebenden Tieren.

Der nächste Schritt wird sein, ihre Experimente in mit SARS-CoV-2 infizierten menschlichen Lungenzellkulturen zu wiederholen.

"Detonic.shop" fragte Prof. Archetti, ob das Risiko besteht, dass das DI-Virus die übermäßige Immunreaktion oder den „Zytokinsturm“ bei Menschen mit schwerem COVID-19 verschlimmern könnte.

„Wir wissen es nicht. Es gibt immer eine Reaktion auf exogene [fremde] RNA, aber es gibt keinen Grund zu der Annahme, dass sie schwerwiegender sein sollte als bei viraler RNA“, sagte er.

Er fügte hinzu, dass die Behandlung wirksamer sein könnte, wenn sie früher im Verlauf der Krankheit verabreicht würde.

„Je früher, desto besser wahrscheinlich, aber das wissen wir noch nicht“, sagte er.

Wird sich das Virus erholen?

Carolina B. López, außerordentliche Professorin für Mikrobiologie und Immunologie an der School of Veterinary Medicine der Penn State in Philadelphia, hat über defekte RNA-Genome und ihr Potenzial als antivirale Behandlung geschrieben.

„[D]ie Phänomen der Interferenz ist real und wurde für mehrere Viren nachgewiesen, daher zweifle ich nicht daran, dass das defekte Virus, das sie geschaffen haben, den Standardvirus stört und seine Replikation reduziert“, sagte sie gegenüber MNT.

„Das Problem ist, dass Interferenzen kein ‚Sterilisations'-Mechanismus sind, dh sie werden den Standardvirus nicht beseitigen, und schließlich wird dieser Standardvirus wieder aufgenommen und sich ausbreiten“, sagte sie.

Sie erklärte, dass das störende Virus Proteine ​​benötigt, die vom Standardvirus produziert werden, um sich zu verbreiten. Wenn diese weg sind, wird das defekte Virus durch Interferenzen "sterben", was ein Wiederaufleben des Standardvirus ermöglicht.

„Dies ist ein gut beschriebener Prozess, und das Risiko besteht darin, dass diese Wellen von defekten und Standardviren zu einer Viruspersistenz führen. Sie lösen also ein Problem, um ein anderes zu schaffen“, sagte sie.

„Dies ist nur eine Meinung, aber unter dem Strich muss mehr Forschung betrieben werden, bevor diese Konzepte im wirklichen Leben angewendet werden“, schloss sie.

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