DNAzyme gegen Viren – innovative antivirale Strategien

Ein interdisziplinäres Team wird in den kommenden drei Jahren auf sogenannten DNAzymen basierende Ansätze zur Bekämpfung von Viren erforschen.

Das Verbundprojekt von Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU), Universitätsklinikum Düsseldorf (UKD) und Universität zu Köln (UzK) war in der Förderinitiative „Innovative Ansätze in der antiviralen Wirkstoffentwicklung“ der VolkswagenStiftung erfolgreich. Es erhält eine Fördersumme von rund 700.000 Euro.

Die Idee des Projekts „Changing the game – new DNAzyme variants for antiviral therapies“ beruht auf der Fähigkeit spezifischer DNA-Sequenzen, der „DNAzyme“, selektiv unerwünschte sogenannte RNA zu spalten. RNA-Moleküle, die dem Erbmolekül DNA in den Zellen höherer Lebewesen ähneln, tragen das Erbgut vieler Viren. Somit zielen die DNAzyme direkt auf das Herzstück vieler Viren.

Viren injizieren ihre RNA in eine Wirtszelle, zum Beispiel eine menschliche Zelle. Dort wird die Wirtszelle gezwungen, auf Basis der RNA Kopien des Virus zu erzeugen, was letztlich den Wirt schädigt. Wenn ein DNAzym die virale Erbsubstanz zerstören kann, wäre dies ein mächtiges therapeutisches Mittel, mit dem die Fortpflanzung von Viren innerhalb der Wirtszellen und damit die Viren selbst bekämpft werden können.

Die Beschaffenheit der DNAzyme ermöglicht eine schnelle Anpassung an verschiedene Viren und deren Varianten – ähnlich, wie die mRNA-Technologie die Impfstoffentwicklung beschleunigte. Im Gegensatz zur mRNA-Technologie können DNAzyme jedoch die Virusreproduktion direkt hemmen. Sie sind daher ideale Kandidaten für dringend benötigte neue Behandlungsmöglichkeiten bei akuten Virusinfektionen.

Ein großes Hemmnis: Die Aktivität vorhandener DNAzym-Varianten in der Wirtszelle ist stark herabgesetzt. Ein Team um Dr. Manuel Etzkorn vom HHU-Institut für Physikalische Biologie und Prof. Dr. Holger Gohlke vom HHU-Institut für Pharmazeutische und Medizinische Chemie konnte diese Eigenschaft jedoch vor kurzem grundlegend ändern, indem sie den Wirkmechanismus auf atomarer Ebene aufklärten. Die Forschenden identifizierten molekulare Ursachen für die verringerte zelluläre Aktivität und zeigten Möglichkeiten auf, die bestehenden Limitierungen der DNAzym-Technologie zu überwinden.

So können die Forschenden erstmalig mit zielgerichteten, auf rationalem Design basierenden Konzepten DNAzyme entwickeln. Um dies nun bestmöglich umzusetzen, bündelt das neue, von der VolkswagenStiftung geförderte Projekt die Expertisen eines interdisziplinären Teams um Dr. Etzkorn, Prof. Gohlke, Prof. Dr. Stephanie Kath-Schorr (Organische Chemie, UzK) und Prof. Dr. Philipp Lang (Molekulare Medizin II, UKD). Das Projekt steht für einen integrierten Ansatz. Hierzu werden Vorhersagen von Computermodellen, die chemische und biophysikalische Charakterisierung von DNAzymen, das Monitoring von deren Wirkung in Zellen und innovative Syntheseverfahren kombiniert. So hoffen die Forschenden, die bestehenden Limitierungen der DNAzym-Technik zu überwinden und für antivirale Anwendungen am Patienten nutzbar machen.

Projektleiter Manuel Etzkorn: „Das von uns angestrebte, voll-funktionstüchtige DNAzym-System kann dann eine große Bandbreite bekannter und zukünftiger Viren gezielt unterdrücken und so wichtige neue antivirale Therapieformen ermöglichen.“

Die Förderinitiative „Innovative Ansätze in der antiviralen Wirkstoffentwicklung“

Die Förderinitiative der VolkswagenStiftung will eine Brücke zwischen risikoreicher Grundlagenforschung und praktischer Anwendung schlagen. Ausgangspunkt sind zahlreiche virale Erkrankungen – zuletzt die vom SARS-CoV-2-Virus verursachte COVID-19-Erkrankung –, die innovative Behandlungsansätze erfordern. Es geht darum, Therapeutika gegen wenig erforschte und noch unbekannte Viren zu entwickeln.

Gefördert werden Virologen und Wirkstoffforscher, die an hochinnovativen Forschungsansätzen mit erkennbarem Translationspotenzial arbeiten. Die Forschungsprojekte werden für einen Zeitraum von drei Jahren mit bis zu 700.000 Euro gefördert, eine translationsorientierte Weiterführung ist möglich.

Weitere Informationen:

https://www.hhu.de/die-hhu/presse-und-marketing/aktuelles/pressemeldungen-der-hh…
https://www.volkswagenstiftung.de/unsere-foerderung/unser-foerderangebot-im-uebe…