Een onderzoeksteam van het onderzoekscentrum DESY van de Helmholtz-Gemeinschaftheeft verschillende werkzame stoffen tegen SARS-CoV-2 gevonden. Daarmee kan een nieuw geneesmiddel tegen corona worden ontwikkeld. De onderzoekers testten in korte tijd bijna 6000 werkzame stoffen die reeds worden gebruikt voor de behandeling van andere ziekten.
Na meting van ongeveer 7000 monsters konden zij in totaal 37 stoffen identificeren die zich binden aan het belangrijkste protease (Mpro) van het SARS-CoV-2-virus. Zeven van deze stoffen vertraagden de vermenigvuldiging van het virus en konden verdere verspreiding in het lichaam van de patiënt tegenhouden. Twee van deze stoffen worden momenteel reeds verder onderzocht in preklinische studies.
“Dit waarschijnlijk grootste medicijnonderzoek in zijn soort, bracht ook een nieuwe bindingsplaats op de belangrijkste protease van het virus aan het licht, waaraan geneesmiddelen zich kunnen koppelen,” schrijven de wetenschappers online in het gerenommeerde tijdschrift Science. Aangezien virussen zich niet zelf kunnen reproduceren, brengen zij hun genetisch materiaal in de cellen van hun gastheer in. Zij zetten deze cel vervolgens aan tot de productie van nieuwe virussen. Eiwitten zoals de belangrijkste protease van het virus spelen een cruciale rol in dit proces. Het knipt eiwitketens in kleinere delen die door de gastheercel zijn geproduceerd volgens de blauwdruk van het virale genoom. Deze eiwitten zijn noodzakelijk voor de replicatie van het virus. Als deze belangrijkste protease nu geblokkeerd is, kan het virus zich niet meer vermenigvuldigen. De infectie overwonnen.
Driedimensionale structuur
Met de deeltjesversneller PETRA III kan de driedimensionale ruimtelijke structuur van proteïnen met atomaire precisie worden gevisualiseerd. De onderzoekers onder leiding van DESY-fysicus Alke Meents gebruikten deze mogelijkheid om enkele duizenden bekende actieve stoffen te onderzoeken. De stoffen zijn afkomstig uit de uit bibliotheken van het Fraunhofer-instituut voor translationele geneeskunde en farmacologie en het Italiaanse bedrijf Dompé Farmaceutici SpA. Zij wilden zo te weten komen hoe deze zich aan de belangrijkste protease kunnen “vasthechten” en vervolgens ook kunnen worden geblokkeerd.
Zeven werkzame stoffen
Het voordeel van de geneesmiddelenbibliotheek is dat geschikte kandidaten voor de bestrijding van SARS-CoV-2 veel sneller in klinische proeven kunnen worden gebruikt. Want alle stoffen zijn reeds voor de behandeling van mensen zijn goedgekeurd. Of ze verkeren ten minste al in diverse testfasen. Dit kan maanden of zelfs jaren van geneesmiddelenontwikkeling besparen.
“We konden zo in totaal 37 verbindingen vinden die binden met de belangrijkste protease,” zei Meents, die de aanzet gaf tot de experimenten. Vervolgens hebben onderzoekers van het Bernhard Nocht Instituut voor Tropische Geneeskunde onderzocht in welke mate de werkzame stoffen de virale replicatie in celculturen afremmen of zelfs verhinderen, en hoe compatibel zij zijn met de gastheercellen. Uiteindelijk bleven er zeven werkzame stoffen over, waarvan er twee in het bijzonder opvielen.
“De geneesmiddelen calpeptine en pelitinib vertoonden duidelijk de hoogste antiviraliteit met een goede celcompatibiliteit,” verklaart DESY-onderzoeker Sebastian Günther. “Onze samenwerkingspartners zijn daarom al begonnen met preklinisch onderzoek met deze twee verbindingen”.
Grote verrassing
Tijdens hun onderzoek kwamen de wetenschappers ook voor een grote verrassing te staan. Zij vonden een bindingsplaats op de belangrijkste protease die tot dan volledig onbekend was. “Het was niet alleen een positieve verrassing dat we een nieuwe bindingsplaats voor geneesmiddelen op de belangrijkste protease konden ontdekken. Dat kon overigens ook uitsluitend worden ontdekt door het onderzoek met PETRA III. We ontdekten ook dat zelfs één van de twee beste kandidaat-geneesmiddelen precies aan deze plaats bindt,” aldus Christian Betzel van de Universiteit van Hamburg, mede-initiatiefnemer van de studie.
“Zelfs indien de twee meest belovende kandidaten niet in klinische proeven worden opgenomen, zullen de 37 stoffen die zich aan de belangrijkste protease binden een waardevolle gegevensbank vormen voor de ontwikkeling van geneesmiddelen op basis van deze stoffen”, legt Patrick Reinke uit, DESY-onderzoeker en co-auteur van het artikel.
Foto: Weergave van het oppervlak van corona major protease (paars) met het gebonden geneesmiddel pelitinib (groen). Foto DESY, Sebastian Günther
Meer artikelen over de corona-pandemie en SARS-CoV-2 zijn te vinden via deze link.
