Die Entdeckung eröffnet neue Möglichkeiten zur Behandlung von Rotavirus-Infektionen

Das Rotavirus verursacht bei Säuglingen und Kleinkindern schweren dehydrierenden Durchfall und trägt trotz umfangreicher Impfbemühungen weltweit zu mehr als 128.500 Todesfällen pro Jahr bei. Obwohl das Rotavirus in Entwicklungsländern häufiger vorkommt, hat die rückläufige Impfrate in den Vereinigten Staaten in den letzten Jahren zu einer Zunahme der Fälle geführt.

Neue Forschungen der Washington University School of Medicine in St. Louis haben einen Schlüsselschritt identifiziert, der es dem Rotavirus ermöglicht, Zellen zu infizieren. Die Forscher fanden heraus, dass die Deaktivierung des Prozesses in Gewebekulturen und bei Mäusen eine Infektion verhinderte. Diese Entdeckung eröffnet neue Möglichkeiten für therapeutische Interventionen zur Behandlung von Rotaviren und anderen Krankheitserregern, die auf demselben Infektionsmechanismus beruhen.

Die Ergebnisse wurden veröffentlicht in PNAS.

Rotavirus tötet Säuglinge und Kinder, junge Menschen, die nie eine Chance auf Leben hatten. Deshalb wollen wir wirksame Therapeutika entwickeln, auch wenn wir bereits über Impfstoffe verfügen, die wir einsetzen können. Nicht alle Kinder erhalten den Impfstoff und dieses Virus ist sehr ansteckend. Sobald ein Kind das Virus hat, gibt es derzeit keine Behandlung; Wir können nur die Symptome in den Griff bekommen.“

Siyuan Ding, PhD, außerordentlicher Professor für molekulare Mikrobiologie, WashU Medicine

Enzym als Zugangscode

Um eine mögliche Behandlung zu identifizieren, konzentrierten sich Ding und seine Mitarbeiter auf Merkmale der Körperzellen, die zum Schutz vor Virusinfektionen genutzt werden können. Diese Strategie, so Ding, löst möglicherweise weniger wahrscheinlich eine Arzneimittelresistenz aus als die Bekämpfung des Virus selbst und hat das Potenzial, bei mehreren Krankheiten zu wirken, da sie auf gemeinsamen Infektionswegen und nicht auf krankheitsspezifischen Merkmalen basiert.

Wenn ein Rotavirus-Partikel die Außenwand einer Zelle durchdringt, kann er die Zelle nicht sofort infizieren. Stattdessen entsteht das Virus in einem winzigen Zellbereich, dem Endosom.

Die Forscher identifizierten ein Enzym in Zellen namens Fettsäure-2-hydroxylase (FA2H), das für den Ausbruch des Rotavirus aus Endosomen und die vollständige Infektion von Zellen unerlässlich ist. Mithilfe fortschrittlicher Genbearbeitungstechniken entfernten sie das FA2H Gen aus menschlichen Zellen und stellte fest, dass Viren in Endosomen gefangen blieben und sich nicht effektiv vermehren konnten. Mit anderen Worten: Durch die Deaktivierung von FA2H wurde eine Infektion von Anfang an verhindert.

Um diese Ergebnisse in Tiermodellen zu bestätigen, schufen die Forscher genetisch veränderte Mäuse, denen das FA2H-Enzym in den Zellen, die den Dünndarm auskleiden, fehlte. Diese Mäuse zeigten bei einer Infektion mit dem Rotavirus im Vergleich zu normalen Mäusen deutlich weniger Symptome, was die Bedeutung von FA2H bei Virusinfektionen zeigt.

Im Gegensatz zu Impfstoffen, die den Körper normalerweise dazu veranlassen, Antikörper zu produzieren, die Krankheitserreger überhaupt erst daran hindern, in Zellen einzudringen, greift die Deaktivierung von FA2H in den normalen Verlauf der Infektion ein, um eine komplementäre Linie der wirtsbasierten zellulären Abwehr gegen Rotaviren und ähnliche Infektionen aufzubauen.

„Viren sind von Wirten abhängig, daher verhindern wir Infektionen, indem wir sie daran hindern, die Maschinerie des Wirts zu nutzen“, sagte Ding. „Wir wussten bis zu dieser Studie nicht wirklich, wie dieses Enzym, FA2H, funktioniert, aber jetzt sehen wir, dass der gleiche Prozess auch andere Krankheitserreger wie das Junín-Virus und das Shiga-Toxin begünstigt, was auf einen gemeinsamen ‚Eintrittscode‘ hindeutet, der von mehreren Krankheitserregern verwendet wird.“

Nachdem Ding und seine Mitarbeiter diesen Weg nun als weitreichend nutzbaren Eintrittsmechanismus identifiziert haben, können sie mit der Erprobung von Medikamenten beginnen, die die Wirkung von nachahmen FA2H Genbearbeitung.

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