Am Elektronen-Synchrotron will Alke Meents am Coronavirus forschen

Herr Dr. Meents, haben Sie schon mal ein Coronavirus gesehen? Nein. Ich habe schon andere Viren im Elektronenmikroskop gesehen, aber noch kein Coronavirus. Wir forschen unter anderem an viralen Proteinen. Das Virus kann man sich als einen Kern aus Genmaterial vorstellen, das von einer Schutzhülle umgeben ist. Nachdem das Virus in eine Wirtszelle eingedrungen ist, schleust es dort sein Genmaterial ein und missbraucht die Wirtszelle für seine eigene Vermehrung. Sowohl für das Eindringen in die Zelle als auch für die Vermehrung des Virus innerhalb der Zelle spielen Proteine eine entscheidende Rolle. Dabei benutzt das Virus nicht nur eigene Proteine sondern auch körpereigene Proteine der Wirtszelle. All diese Proteine stellen daher Ziele für mögliche Wirkstoffe dar. Wir schauen uns diese Proteine genauer an und probieren Wirkstoffe zu finden, die an diese Proteinmoleküle binden und damit ihre eigentliche Funktion blockieren. Wie machen Sie das? Wenn wir die Aminosäuresequenz dieser Proteine kennen, können wir sie nachbauen und in größeren Mengen herstellen, um daraus dann Kristalle zu züchten. Diese Kristalle mit Größen von einigen tausendstel Millimetern untersuchen wir dann mit intensiver Röntgenstrahlung, wie sie an der Synchrotronstrahlungsquelle PETRA III hier am DESY erzeugt wird. So können wir ein 3D-Modell der Proteinmoleküle bestimmen. Zusätzlich können wir die Kristalle mit verschiedenen Wirkstoffen in Verbindung bringen und schauen, wie sie darauf reagieren. Meine Arbeitsgruppe arbeitet gerade an einem Antrag für das Bundesministerium für Bildung und Forschung, damit wir solche Forschung auch am Coronavirus machen können. Dr. Alke Meents leitet die Arbeitsgruppe FS-BMX (Biomedical Research with X-rays) am Center for Free-Electron Laser Science (CFEL), das zum Deutschen Elektronen Synchrotron DESY in Hamburg gehört. Ein Schwerpunkt seiner Arbeiten ist die Entwicklung von neuen Methoden zur Untersuchung der Struktur von Biomolekülen mit Röntgenstrahlung und deren anschließende Anwendung in der pharmazeutischen Wirkstoffforschung. Die extrem starken, gebündelten Röntgenstrahen, die Alke Meents für seine Forschung benötigt, stellt der Teilchenbeschleuniger PETRA III her, der Teil des Forschungszentrums DESY in Hamburg ist. Wie nah können Sie den Proteinen kommen, die Sie untersuchen? Bei unseren Untersuchungen der Proteinmoleküle erreichen wir auf eine Auflösung von 0,1 Nanometern, das ist ein zehnmillionstel Millimeter. So eine Auflösung ermöglicht es, die einzelnen Atome des Moleküls zu sehen. Und dann können Sie sehen, wie sich welche Stoffe an den Andockstellen der Proteine verhalten? Im Prinzip ja. Wir haben die atomaren Koordinaten der Proteine und der Wirkstoffe und können damit feststellen, wo und wie die Wirkstoffe daran binden. Woher wissen Sie, welche Wirkstoffe vielversprechend für eine Bindung an die Zielproteine sind ? Es gibt Datenbanken mit Millionen von möglichen Wirkstoffen, aber die wenigsten davon werden an das Zielprotein binden. Daher ist es sinnvoll, eine Vorauswahl zu treffen. Dazu arbeiten wir mit anderen Arbeitsgruppen zusammen, die unter anderem zellbiologische Experimente oder auch Computersimulationen durchführen. Wenn man im Experiment einen Stoff findet, der besonders gut bindet, kann man im Labor Versuche mit Zellkulturen anstellen und schauen, ob der Stoff die Virusvermehrung hemmt oder gar verhindert. Ist es ein Nachteil, dass Sie nur an Kristallen, also an totem Material arbeiten können? Nicht unbedingt. Dafür können wir eben sehr genau hinschauen – und wir können mit einem hohen Durchsatz von Proben arbeiten. Außerdem sind auch kristallisierte Proteine noch biologisch aktiv und können daher auch noch chemische Reaktionen katalysieren. Wann beginnen Sie die Forschung an den Andockstellen von Proteinen, die für das Corona-Virus relevant sind? Das soll in dieser Woche losgehen. Wir haben gerade ein erstes Plasmid bestellten, um ein erstes Protein herzustellen, das für den Reproduktionsprozess des Virus eine Rolle spielt. Dann wollen wir versuchen, Wirkstoffe zu finden, die an dieses Protein binden. Wie lange wird das Projekt dauern? Normalerweise ist so ein Projekt auf etwa zwei Jahre angelegt. Wenn man das mit Nachdruck betreibt, geht es natürlich schneller. Und wenn wir schon am Anfang einen „lucky shot“ haben sollten, könnten wir bereits in wenigen Monaten einen ersten möglichen Wirkstoffkandidaten haben, der dann in Zellkulturen und später in Tiermodellen getestet werden kann. Unsere Experimente stehen ganz am Anfang der Wirkstoffentwicklung, und es ist meistens ein langer Prozess bis zur Entwicklung eines fertigen Medikamentes. Lesen Sie auch: Corona: Diese neuen Regeln gelten in Niedersachsen Von Ronald Meyer-Arlt