Weil SARS-CoV-2 in seinen Wirtszellen in den Kohlehydratstoffwechsel eingreift, bieten sich hier Chancen für neue Therapien. Bild: Kateryna Kon/Shutterstock

Forscher am Institut für Medizinische Virologie der Goethe-Universität in Frankfurt am Main und der School of Biosciences an der University of Kent (Canterbury, Großbritannien) haben im Pentosephosphatstoffwechsel mögliche neue Angriffspunkte zur Behandlung von COVID-19 identifiziert. Die aktuelle Studie knüpft an Forschungsergebnisse aus der Goethe-Universität von 2020 an.

Bei einer SARS-CoV-2-Infektion programmieren die Viren ihre Wirtszellen um, so dass die Wirtszellen neue Viren produzieren. Im Rahmen dieses Prozesses wird auch der Stoffwechsel der infizierten Zellen verändert.

Die Arbeitsgruppe der Goethe-Universität unter Leitung von Professor Jindrich Cinatl hatte in früheren Projekten bereits gezeigt, SARS-CoV-2-infizierte Zellen Traubenzucker (Glukose) anders im Stoffwechsel umsetzen als nichtinfizierten Zellen. Ein Wirkstoffkandidat, 2-Deoxy-D-glucose, der diese Stoffwechseländerung ausnutzt, befindet sich in der Entwicklung zur Therapie von COVID-19-Patienten.

In der vorliegenden Studie zeigte das Forscherteam aus Frankfurt und Canterbury nun, dass eine SARS-CoV-2 Infektion außerdem mit Änderungen in einem weiteren Stoffwechselweg, dem Pentosephosphatweg, verbunden ist. Benfooxythiamin, ein Hemmstoff des Pentosephosphatwegs, unterdrückte die SARS-CoV-2-Replikation in infizierten Zellen in der Zellkultur.

Darüber hinaus führte die gemeinsame Verwendung von 2-Deoxy-D-glucose und Benfooxythiamin zu einer weiter verstärkten Hemmung der Virusproduktion in SARS-CoV-2-infizierten Zellen.

Die Unterdrückung von Virus-vermittelten Änderungen im Stoffwechsel infizierter Zellen ist eine alternative Strategie zur Hemmung der Virusreplikation, die sich von der Hemmung viraler Enzyme zum Beispiel durch Remdesivir und Molnupiravir, unterscheidet. Daher besteht Hoffnung, dass sich diese unterschiedlichen Strategien ergänzen und dass Wirkstoffe, die mit Virus-induzierten Stoffwechselveränderungen interferieren, das Repertoire an Behandlungsmöglichkeiten für COVID-19 erweitern.

Professor Jindrich Cinatl, Goethe-Universität, Frankfurt, sagte: „Die Hemmung Virus-vermittelter Änderungen im Stoffwechsel infizierter Zellen ist ein guter Weg, Virus-infizierte Zellen gezielt zu behandeln.“

Professor Martin Michaelis, University of Kent, sagte: „Da wir wissen, dass das Auftreten von Resistenzen ein großes Problem bei der Behandlung viraler Erkrankungen darstellt, ist die Verfügbarkeit unterschiedlicher Behandlungsansätze mit unterschiedlichen Wirkmechanismen von großer Bedeutung.“

Publikation: Denisa Bojkova, Rui Costa, Philipp Reus, Marco Bechtel, Mark-Christian Jaboreck, Ruth Olmer, Ulrich Martin, Sandra Ciesek, Martin Michaelis, Jindrich Cinatl, Jr.: Targeting the pentose phosphate pathway for SARS-CoV-2 therapy. In: Metabolites 2021, 11(10), 699; https://doi.org/10.3390/metabo11100699

Hintergrundinformation: Zellkultur-Modell: Mehrere Wirkstoffe stoppen SARS-CoV-2-Virus. Frankfurter Forscher entdecken Ansatzpunkte für COVID-19-Therapie