Das neueste EU-Projekt „Molecular Strategies against Viral Entry and Glycan Shielding” (SHIELD) zielt darauf ab, hochgefährliche virale Erreger wie Flaviviren, Mammarenaviren und Henipaviren zu bekämpfen. Initiator und Leiter des Projekts ist Prof. Klein von der Abteilung Pharmazeutische und Medizinische Chemie an der Universität Heidelberg. Das Projekt, das eine Gesamtfördersumme von 2,11 Millionen Euro erhält, strebt die Entwicklung von Eintrittshemmern an, um den zelleinträglichen Prozess und die Virusvermehrung zu verhindern, wie die Universität Heidelberg berichtet.
Das Forschungsteam untersucht die molekularen Mechanismen, die es Viren ermöglichen, in Wirtszellen einzudringen. Ein Schwerpunkt liegt auf den Glykane, die auf Zelloberflächen vorkommen und die Immunantwort beeinflussen. Ziel ist es, die Immunabwehr zu verbessern und bessere Impfstoffe zu entwickeln. Dabei werden molekulare Wirkstoffe mithilfe computergestützter Methoden des Wirkstoffdesigns entworfen, anschließend in biologischen Systemen getestet, darunter In-vitro-Ansätze, Zellkulturen und Mausmodelle.
Glykane und ihre Rolle in der Immunität
Glycane sind auf allen Zellen und in der extrazellulären Matrix vorhanden, wo sie eine zentrale Rolle in der Funktion des Immunsystems einnehmen. Sie können als Erkennungsmarker für immunpathologische Prozesse dienen und sind entscheidend für die Unterscheidung zwischen Selbst- und Nicht-Selbst, wie Nature beschreibt. Veränderungen in der Glykosylierung stehen häufig im Zusammenhang mit entzündlichen und autoimmunen Erkrankungen. Störungen dieser molekularen Kontrollpunkte können zu schwerwiegenden Immunpathologien führen.
Galkane, die an Hydrogen-Polymeren gebunden sind, bestimmen die strukturelle Vielfalt von Glycoproteinen und sind wichtig für die Interaktion zwischen Mikroben und dem Immunsystem. Sie unterscheiden sich in ihrer Anordnung, die das immunologische Spektrum und die Pathogenität von Mikroben beeinflussen können. Glycan-bindende Proteine (GBPs) spielen dabei eine Schlüsselrolle. Beispiele sind C-Typ-Lektine und Galectine, die wichtige Akteure bei der Immunregulation und der Aufrechterhaltung der Gewebe-Homöostase sind.
Interdisziplinäre Ansätze und Herausforderungen
Im Rahmen des SHIELD-Projekts arbeiten Experten aus verschiedenen Disziplinen, einschließlich Bioinformatik, Chemie und Virologie, gemeinsam an der Synthese neuartiger Eintrittshemmer und Glykan-bindender Substanzen. In Zusammenarbeit mit dem Universitätsklinikum Heidelberg untersucht Dr. Vibor Laketa den Zelleintritt der Viren mithilfe bildgebender Verfahren.
Langfristig zielt das Projekt auf die Identifikation von Referenzsubstanzen ab, die in klinischen Studien getestet werden sollen. Die Einbeziehung von Partnern aus acht weiteren Universitäten und Forschungseinrichtungen aus mehreren europäischen Ländern unterstreicht die internationale Dimension und die Bedeutung dieses Projekts im Rahmen von Horizon Europe, Cluster „Gesundheit“.
Die Kombination aus computergestütztem Wirkstoffdesign und umfassenden biologischen Tests stellt jedoch auch Herausforderungen dar. So können Veränderungen in der Glykosylierung durch genetische und umweltbedingte Faktoren mit pathologischen Phänotypen verknüpft sein, was die Entwicklung effektiver therapeutischer Maßnahmen erschwert.
Zusammenfassend läuft das SHIELD-Projekt darauf hinaus, neue molekulare Interventionen gegen Virusinfektionen zu entwickeln, wobei der Fokus auf der Beeinflussung von Glycanverläufen liegt. Die Erforschung dieser komplexen biochemischen Interaktionen könnte wegweisend für die Entwicklung zukünftiger Impfstoffe und Therapien sein, um den Herausforderungen durch isolierte Virusbedrohungen zu begegnen.