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Gesundheit+Medizin

Mit Nanobodies gegen Covid-19

Lungengewebe
Viruspartikel (orange) und Entzündungen im Lungengewebe von unbehandelten (links) und behandelten Goldhamstern. (Bild: Nambulli et al./ Science Advances)

Trotz der großen Fortschritte bei der Impfung gegen das Coronavirus Sars-CoV-2 fehlt noch immer ein wirksames Mittel zur Therapie von Covid-19. Jetzt geben erste Tests eines inhalierbaren Wirkstoffs Anlass zur Hoffnung. In Tests mit Goldhamstern verringerten die Nanoantikörper schon in einer geringen Dosis die Viruslast in Atemwegen und Lunge der Tiere und verhinderten schwere Entzündungen. Sollte sich diese Wirkung auch beim Menschen bestätigen, könnten solche „Nanobodies“ eine einfach anzuwendende und kostengünstig produzierbare Behandlung von Covid-19 ermöglichen, wie die Forschenden erklären. Sie könnten zudem dazu beitragen, die Übertragung zu bremsen.

Bisher gibt es kaum Medikamente, die die Infektion mit Sars-CoV-2 bremsen oder einen schweren Verlauf von Covid-19 verhindern können. Hoffnungen auf antivirale Mittel wie Remdesivir erwiesen sich als verfrüht, weil dieses die Vermehrung des Coronavirus oft nur vorübergehend hemmt und zudem meist nur im Anfangsstadium der Infektion wirkt. Ein weiterer Ansatz sind monoklonale Antikörper – passgenau an bestimmte Strukturen des Spike-Proteins von Sars-CoV-2 bindende Immunglobuline, die im Idealfall die Bindung des Virus an unsere Zellen blockieren und es so neutralisieren. Bisher allerdings konnte keines dieser Antikörpermittel eine durchschlagende Wirkung erzielen. Zudem sind die monoklonalen Antikörper aufwändig herzustellen, müssen meist in hoher Dosis verabreicht werden und sind daher relativ teuer.

Antikörper-Fragmente im Test

Auf der Suche nach Alternativen haben Sham Nambulli von der University of Pittsburgh und seine Kollegen eine Reihe von Nanoantikörpern näher untersucht. Es handelt sich dabei um winzige Peptide – Fragmente von Antikörpern, die ähnlich wie diese gezielt an bestimmten Strukturen des Spike-Proteins von Sars-CoV-2 andocken. Die fertigen Nanobodies sind jedoch viermal kleiner als Antikörper und deutlich günstiger herzustellen. In ersten Zellkulturversuchen hatten einige dieser Nanoantikörper bereits eine sehr gute Wirkung gegen das Coronavirus gezeigt. Sie neutralisierten den Erreger schon in weit geringeren Dosen als die klassischen monoklonalen Antikörper.

Ob diese Wirkung auch im lebenden Tier ähnlich potent ist, haben Nambulli und sein Team nun mit Goldhamstern getestet. Für ihre Studie infizierten sie Goldhamster mit Sars-CoV-2 und verabreichten ihnen sechs Stunden später den sogenannten PiN-21-Nanoantikörper in Form eines Nasensprays oder einer Inhalation. Die Idee dahinter: Gerade die stark vom Virus befallenen Lungengewebe sind nur einschränkt für die normalgroßen Antikörper zugänglich. „Das liegt unter anderem an der notorisch geringen Effizienz, mit der solche intravenös verabreichten großen Biomoleküle durch die Plasma-Lungenschranke gelangen“, erklären die Forschenden. Wenn dagegen ein Mittel als Nasenspray oder per Inhalation verabreicht wird, gelangt es direkt über die Atemwege in die Lunge – und damit an den Ort, an dem es wirken soll.

Geringere Viruslast, weniger Entzündungen

In den Tests mit den Hamstern zeigten die über die Atemwege verabreichten Nanoantikörper tatsächlich Wirkung: Die nur mit einem Placebo behandelten Kontrolltiere verloren in den nächsten Tagen bis zu 16 Prozent Gewicht und es entwickelte sich die für Covid-19 typische Lungenentzündung. Die Hamster, die die Nanobodies inhaliert hatten, nahmen dagegen nicht ab und die Viruslast in Atemwegen und Lungen sank bis zum fünften Tag um das 10.000- bis Millionenfache ab. „In den oberen Atemwegen war das Virus schon am zweiten Tag nach Infektion weder durch Nasen- noch Rachenabstriche mehr nachweisbar“, berichtet das Team. Auch die sonst typische schwere Entzündung der Bronchien und Lungen blieb bei den mit dem Nanoantikörper-Spray behandelten Goldhamstern aus. Zusätzlich hatte die PiN-21-Gruppe deutlich weniger entzündliche Veränderungen der Gewebe und bildete weder Ödeme, noch Blutungen oder Vernarbungen aus, wie die Forschenden berichten. Als wirksam erwies sich dabei schon eine Dosis von rund 0,2 Mikrogramm pro Kilogramm Körpergewicht. Zum Vergleich: Bei per Infusion verabreichten monoklonalen Antikörpern werden nach Angaben der Forschenden typischerweise zehn bis 50 Milligramm pro Kilogramm Körpergewicht benötigt.

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Damit zeigen diese Nanokörperchen eine deutlich höhere Wirksamkeit als die meisten zurzeit getesteten monoklonalen Antikörper: „Die Fähigkeit, die Virenvermehrung und Lungenpathologie sowohl in den oberen wie untern Atemwegen der Hamster zu unterbinden, kontrastiert stark mit den klinischen Antikörpern, die selbst bei hoher Dosierung Mühe haben, die Infektion bei diesen Tieren zu kontrollieren“, so Nambulli und sein Team. Nach Ansicht der Wissenschaftler eröffnen solche Nanobodies daher neue, vielversprechende Chancen, schwere Verläufe von Covid-19 effektiv zu verhindern. „Wir sind von unseren Daten begeistert und ermutigt, denn sie sprechen dafür, dass PiN-21 hochgradig vor einem schweren Krankheitsverlauf schützen kann – und dass es möglicherweise auch eine Mensch-zu-Mensch-Übertragung des Coronavirus verhindert“, sagt Nambullis Kollege Yi Shi. Wegen der vergleichsweise geringen Herstellungskosten könnten solche Nanoantikörper-Sprays auch in ärmeren Ländern wie Indien produziert und angewendet werden. Noch allerdings müssen weitere Tests durchgeführt werden, um unter anderem die Dosierung und mögliche Nebenwirkungen genauer zu erforschen, wie die Wissenschaftler betonen. Erst dann könnten klinische Studien mit Menschen folgen.

Quelle: Sham Nambulli (University of Pittsburgh) et al., Science Advances, doi: 10.1126/sciadv.abh0319
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