Study: A Short Overview: Marine Resources as Potential Interventions for the Omicron SARS-CoV-2 Variant. Image Credit: HedvikaMichnova / Shutterstock

Meeresressourcen könnten vielversprechende Wirkstoffkandidaten gegen SARS-CoV-2 Omicron sein

Eine aktuelle Übersichtsarbeit, veröffentlicht in der Fachzeitschrift des MDPI COVIDhebt die wichtigsten Merkmale der Omicron-Variante des schweren akuten respiratorischen Syndroms Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) hervor – und untersucht die Potenziale und Hindernisse bei der Nutzung erneuerbarer Meeresressourcen im Kampf gegen die Coronavirus-Krankheit 2019 (COVID-19).

Lernen: Ein kurzer Überblick: Meeresressourcen als potenzielle Interventionen für die Omicron SARS-CoV-2-Variante. Bildnachweis: HedvikaMichnova / Shutterstock

Von allen SARS-CoV-2-Varianten birgt die jüngste, bekannt als Omicron, die bedeutendste Anzahl von Mutationen, die den Viruspartikeln eine verbesserte Fähigkeit verleihen, sich zu infizieren und zwischen Wirten zu übertragen sowie den Immunschutz zu umgehen (entweder nach der Infektion oder nach Impfung).

Ähnlich wie andere Stämme verschafft sich die SARS-CoV-2-Variante von Omicron Zugang zu den menschlichen Zellen, indem sie die Rezeptorbindungsdomäne (RBD) des Spikes nutzt Glykoprotein mit dem Zellrezeptor Angiotensin-Converting-Enzym 2 (ACE2) zu verbinden. Dies ist der Weg, der für die Arzneimittelentwicklung am vielversprechendsten ist.

Aber neue Therapeutika gegen COVID-19 kommen gerade erst auf den Markt, viele befinden sich noch in der präklinischen Entwicklungsphase. Meeresressourcen haben eine signifikante Aktivität gegen Krebszellen, Viren und Bakterien; Daher ist ihre Fähigkeit, eine Omicron-Virusinfektion zu stoppen oder zu behandeln, ein vielversprechender Forschungsweg.

Insbesondere marine Ressourcen, die aus wirbellosen Tieren isoliert und unter landwirtschaftlichen Bedingungen kultiviert werden können (wie Schwämme), haben gegenüber synthetischen Verbindungen einen großen Vorteil, da sie umweltfreundlich, stoffwechselverträglich und wenig (oder gar nicht) giftig sind.

In diesem kurzen (aber umfassenden) Überblick haben Dr. Sarah Geahchan, Dr. Herman Ehrlich und Dr. Azizur Rahman (alle mit der University of Toronto in Kanada verbunden) wichtige Studien und Berichte zur Erforschung des SARS-CoV-2 Omicron zusammengefasst Variante im Zusammenhang mit Meeresressourcen.

Ein Vergleich einiger wichtiger Missense-Mutationen im Spike-Protein früherer SARS-CoV-2-Varianten und der Omicron-Variante.  Wie im Bild links zu sehen, wiesen frühere Varianten (dh die Delta-Variante) nur wenige Mutationen auf, die eine Virusinfektion begünstigten.  Rechts zu sehen, weist omicron mehr Mutationen auf, von denen viele dazu dienen, die Bindungsaffinität zum ACE-2-Rezeptor des Wirts zu erhöhen und möglicherweise die Infektiosität sowie die Übertragbarkeit von Viruspartikeln zu erhöhen.  Einige Mutationen wie T478K überschneiden sich mit früheren Varianten, und einige (z. B. E484A) sind einzigartig für omicron.  (Erstellt mit BioRender.com (Zugriff am 19. Dezember 2021)).Ein Vergleich einiger wichtiger Missense-Mutationen in der Spike-Protein früherer SARS-CoV-2-Varianten und der Omicron-Variante. Wie im Bild links zu sehen, wiesen frühere Varianten (dh die Delta-Variante) nur wenige Mutationen auf, die eine Virusinfektion begünstigten. Rechts zu sehen, weist omicron mehr Mutationen auf, von denen viele dazu dienen, die Bindungsaffinität zum ACE-2-Rezeptor des Wirts zu erhöhen und möglicherweise die Infektiosität sowie die Übertragbarkeit von Viruspartikeln zu erhöhen. Einige Mutationen wie T478K überschneiden sich mit früheren Varianten, und einige (z. B. E484A) sind einzigartig für omicron. (Erstellt mit BioRender.com (Zugriff am 19. Dezember 2021)).

Meeresverbindungen und SARS-CoV-2

Die Neigung mariner Verbindungen, mehrere Stadien des viralen Lebenszyklus zu hemmen und zu stören, macht sie im Vergleich zu aktuellen Medikamenten (wie Remdesivir) vorteilhafter. Die Ausrichtung auf konservierte Enzyme wie die RNA-abhängige RNA-Polymerase des Virus (RdRp) und Hauptprotease und konservierte Regionen auf der RBD sind vielversprechende Ansatzpunkte für die Bekämpfung neu auftretender Virusvarianten.

Ein bemerkenswertes Beispiel sind Verbindungen wie anorganisches Polyphosphat und natürliche Bromtyrosine, die nachweislich mehrere Wirkmechanismen gegen SARS-CoV-2 und andere Viren enthalten. Darüber hinaus können Metaboliten, die von Meeresorganismen produziert werden, den Viruseintritt, die Virusreplikation und die Proteinsynthese verhindern und so den viralen Lebenszyklus vollständig anhalten.

Darüber hinaus ist Lambda-Carrageenan ein Polysaccharid, das in Rotalgen vorkommt und die Virusreplikation von Influenzaviren und SARS-CoV-2 dosisabhängig hemmen kann. Studien haben gezeigt, wie Lambda-Carrageenan in der Lage ist, den Viruseintritt und die virale Proteinsynthese zu stoppen, hauptsächlich durch Blockieren der Transkription und Translation von Proteinen.

Überblick über marine Verbindungen, die in den viralen Lebenszyklus von SARS-CoV-2 eingreifen.  Das Bild zeigt mehrere Meeressubstanzen, die verschiedene Schritte des Lebenszyklus hemmen können, die für die Behandlung relevant sein können.Überblick über marine Verbindungen, die in den viralen Lebenszyklus von SARS-CoV-2 eingreifen. Das Bild zeigt mehrere Meeressubstanzen, die verschiedene Schritte des Lebenszyklus hemmen können, die für die Behandlung relevant sein können.

Und dann gibt es eine aktuelle Studie, die natürliche bioaktive Verbindungen in einer Vielzahl von Meeresalgenarten als starke Inhibitoren der Omicron SARS-CoV-2-Variante identifiziert. Die molekulare Docking-Analyse ergab zwei Verbindungen – Phloretin und Kaffeesäurehexosid – die die Fähigkeit haben, wichtige Reste zu hemmen, die für die Wechselwirkung des Virus mit dem Zellrezeptor entscheidend sind.

Alles in allem ist es relativ klar, dass verschiedene Algenverbindungen und Metaboliten, die in anderen Meeresorganismen gefunden werden, ziemlich wirksam gegen die Infektion mit der Omicron-Variante sein können, in Erwartung zukünftiger experimenteller Studien für stichhaltige Beweise dafür.

Die RBD der SARS-CoV-2-Delta-Variante und Omicron-Variante.  Das Bild zeigt einen Vergleich der Mutationen, die in der Delta-Variante (A) und der Omicron-Variante (B) vorhanden sind, mit einer gemeinsamen Mutation an der 478-Rest-Position.Die RBD der SARS-CoV-2-Delta-Variante und Omicron-Variante. Das Bild zeigt einen Vergleich der Mutationen, die in der Delta-Variante (A) und der Omicron-Variante (B) vorhanden sind, mit einer gemeinsamen Mutation an der 478-Rest-Position.

Zukünftige Herausforderungen

Natürlich ist die potenzielle Entwicklung von Arzneimitteln aus Meeresressourcen nicht ohne einige bemerkenswerte Herausforderungen. Erstens, obwohl der kleine Maßstab umweltfreundlich ist, wie wir bereits erwähnt haben, können die Produktion im großen Maßstab und die kontinuierliche Bereitstellung von Ressourcen einen umgekehrten Effekt haben und das Ökosystem tatsächlich schädigen.

Darüber hinaus wurden die meisten Forschungsstudien durchgeführt, in denen Meeresressourcen für COVID-19 und andere virale Erreger verwendet wurden in-vitroaber uns fehlen Daten über ihre in vivo Wirksamkeits- und Sicherheitsstudien, ganz zu schweigen von klinischen Studien, die ihre tatsächliche antivirale Aktivität bestätigen würden.

Und selbst wenn diese Studien jetzt beginnen, sind sie sehr zeitaufwändig, was bedeutet, dass der Nutzen der Anwendung dieser Medikamente auf aktuelle SARS-CoV-2-Varianten eher begrenzt ist. Dies sollte den Entwicklungsprozess jedoch nicht behindern, wenn man bedenkt, dass möglicherweise neue Varianten (oder sogar neuartige Coronaviren).

Auswirkungen und zukünftige Schritte

Auch wenn inzwischen ein beträchtliches Wissen darüber angesammelt wurde, wie sich die SARS-CoV-2-Omicron-Variante von anderen Varianten unterscheidet, müssen noch viele Fragezeichen beantwortet werden, bevor wir neue Verbindungen auf Basis mariner Ressourcen einführen können. Es gibt auch eine zusätzliche Besorgnis hinsichtlich des möglichen Auftretens anderer Virusstämme.

„Die Entwicklung natürlicher Verbindungen aus marinen Ressourcen erweist sich aufgrund ihrer vielfältigen Wirkmechanismen und ihrer vielversprechenden In-vitro-Ergebnisse als vorteilhaft gegenüber den sich entwickelnden SARS-CoV-2-Varianten“, sagen die Autoren der Studie in diesem in der Zeitschrift veröffentlichten Artikel COVID.

„Auf der Entwicklung von Verbindungen, die auf RdRP und die Hauptprotease des Virus sowie auf konservierte Reste in der RBD abzielen, die für die Bindung des ACE-2-Rezeptors wichtig sind, sollte der Schwerpunkt der Arzneimittelentwicklung liegen“, betonen sie zusätzlich.

Auf jeden Fall ist klar, dass Auffrischimpfdosen in unserem Kampf gegen die Omicron-Variante von SARS-CoV-2 ziemlich vorteilhaft sind, aber mehrere Studien haben gezeigt, dass das sich entwickelnde Virus der Immunantwort des Wirts entkommen kann. Dies öffnet folglich die Tür für die Nutzung verschiedener Verbindungen, die in Meereslebewesen zu unserem Vorteil gefunden werden.

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