Duke Health: Gen-Editing-Technologie zeigt Erfolg bei der Vorbeugung und Behandlung von COVID

Ein von Duke Health geleitetes Forschungsteam hat vermutlich erstmals einen Weg aufgezeigt, wie sich mithilfe der CRISPR-Technologie COVID-Infektionen erfolgreich vorbeugen und behandeln lassen.

Bei den an Mäusen durchgeführten Proof-of-Concept-Experimenten wurde ein derzeit verfügbarer Lipid-Nanopartikel modifiziert, um eine spezifische CRISPR/Cas13-mRNA zu liefern, die in der Lunge eine für eine SARS-CoV-2-Infektion unwirtliche Umgebung erzeugt.

Wenn weitere Forschungen am Menschen den Ansatz bestätigen, könnte dies zu einer Präventionsstrategie führen, die nicht von der Fähigkeit der Antikörper abhängt, bestimmte Virusstrukturen zu erkennen. Sie wäre also unabhängig von der Mutation des Virus wirksam. Der Ansatz hat auch einen therapeutischen Nutzen, da er die Viruslast senkt und eine Überreaktion des Immunsystems verhindert, die bei Infektionen tödlich enden kann.

Die Studie erscheint am 25. Juli online in der Zeitschrift Natur Chemische Biologie.

„Unsere Ergebnisse legen nahe, dass die CRISPR-Technologie eine einzigartige Strategie zur Kontrolle der SARS-CoV-2-Infektion darstellt und als potenzieller Ansatz zur Behandlung von COVID verfolgt werden sollte“, sagte der leitende Autor Qianben Wang, Ph.D., Professor im Abteilung für Pathologie an der medizinischen Fakultät der Duke University.

Wang und seine Kollegen konzentrierten sich auf eine Protease – ein Enzym, das Proteine abbaut – namens Cathepsin L oder CTSL. Diese Protease ist in der Lunge in großen Mengen vorhanden und spielt seit langem eine Schlüsselrolle bei SARS-CoV-2 und vielen anderen Coronavirus-Infektionen, da sie es dem Virus ermöglicht, in Wirtszellen einzudringen und sich zu vermehren.

Andere Forscherteams versuchen seit Jahren, mit CTSL-Inhibitoren Infektionen mit dem Coronavirus zu verhindern. Laborexperimente verliefen vielversprechend, doch Tierversuche zeigten enttäuschende Ergebnisse.

Durch die Anwendung der CRISPR-Technologie – im Wesentlichen durch das Abschalten von Genen, um bestimmte Fehlfunktionen oder in diesem Fall die Funktion von CTSL auszuschalten – hat Wangs Team eine Methode entwickelt, mit der sich die CTSL-Hemmung sicher einleiten lässt.

Das intravenös über ein Lipid-Nanopartikel verabreichte CRISPR/Cas13 verringerte CTSL in den Lungen der Tiere, wodurch das SARS-CoV-2-Virus wirksam und sicher daran gehindert wurde, in die Zellen einzudringen und den Wirt zu infizieren.

Die Vorteile dieses Ansatzes als COVID-Prävention waren zeitlich begrenzt und hielten mehrere Tage an, im Gegensatz zu den Monaten oder Jahren, die Impfstoffe bieten. Wenn das Verabreichungssystem jedoch als Inhalationsmittel statt als Infusion entwickelt werden kann, könnte das Medikament als vorbeugende Maßnahme vor oder kurz nach einer Flugreise oder einer großen Versammlung selbst verabreicht werden.

Der Ansatz verhinderte nicht nur die Infektion, sondern zeigte auch Potenzial als Behandlung. Weitere Experimente an COVID-infizierten Tieren zeigten, dass der mit CRISPR beladene Nanopartikel die Viruslast in den Lungen von Tieren mit COVID-Infektionen verringerte und den Immunsturm hemmte, der tödliche Fälle auslöst. Behandelte Tiere hatten höhere Überlebensraten.

Wang sagte, dass noch Herausforderungen bevorstünden, insbesondere die Entwicklung einer Möglichkeit, die Therapie als Inhalationsmittel zu verabreichen, ähnlich wie Asthmamedikamente.

„Nach unserem besten Wissen ist dies die erste Studie, die zeigt, dass CRISPR/Cas13 zur Behandlung einer SARS-CoV-2-Infektion eingesetzt werden kann“, sagte Wang. „Dieses Nanosystem kann in Zukunft leicht angepasst werden, um Infektionen durch andere DNA-Viren wie Hepatitis B zu bekämpfen.“

Zu den Hauptautoren der Studie zählen neben Wang auch Shan-Lu Liu und Yizhou Dong. Weitere Autoren sind Zhifen Cui, Cong Zeng, Furong Huang, Fuwen Yuan, Jingyue Yan, Yue Zhao, Yufan Zhou, William Hankey, Victor X. Jin, Jiaoti Huang, Herman F. Staats, Jeffrey I. Everitt, Gregory D. Sempowski, und Hongyan Wang.

Diese Studie wurde von der Abteilung für Pathologie der Duke University School of Medicine, dem National Institute of Allergy and Infectious Diseases (UC6-AI058607, R01AI150473), dem National Cancer Institute (U54 CA260582), dem National Institute of General Medical Sciences (R35 GM144117) und der Ohio State University unterstützt.

Die Autoren Wang, Cui und Dong sind Erfinder eines von der Duke University eingereichten Antrags auf geistiges Eigentum im Zusammenhang mit der Technologie.

Originalquelle des Artikels: WRAL TechWire