Forscher haben ein Molekül entwickelt, das ein Enzym, das das Herpes-simplex-Virus beim Menschen verbreitet, wirksam hemmt. Sie sagen, dass ihre Erkenntnisse zu neuen Behandlungen für Herpes-simplex-Infektionen und andere Viren sowie für Krankheiten führen könnten, deren Ausbreitung auf diesem Enzym beruht, wie etwa Krebs.

Viele Erwachsene sind mit dem Herpes-simplex-Virus Typ 1 (HSV-1) infiziert, einer lebenslangen Krankheit, die sich normalerweise durch lästige Fieberbläschen äußert, aber auch zu schwerwiegenderen Gehirn- oder Augeninfektionen führen kann, obwohl dies selten vorkommt. Frühere Studien haben Hinweise darauf vorgelegt, dass Hepatoglycanase (HPSE) an der Übertragung von HSV-1, anderen Viren und Krebs beteiligt ist.

Heparinsulfat kommt in der extrazellulären Matrix (ECM) jedes Gewebes und auf der Oberfläche nahezu jeder Zelle vor und ist dort für die Regulierung der Zell-Zell-Interaktionen und die Aufrechterhaltung der Gesundheit der ECM verantwortlich. Das einzige Enzym, von dem bekannt ist, dass es Heparinsulfat abbaut oder spaltet, ist HPSE. Normalerweise wird es auf kontrollierte Weise abgebaut und setzt Moleküle frei, die für biologische Prozesse an anderen Stellen im Körper benötigt werden. Heparinsulfat spielt jedoch auch eine Rolle beim zellulären Eintritt und der Freisetzung vieler Viren, einschließlich HSV-1, und eine Überexpression von HPSE und eine unkontrollierte Heparinsulfatspaltung können zu einer abnormalen Zellaktivierung und schweren Gewebeschäden führen.

Aufgrund der Rolle von HPSE bei der Ausbreitung von Viren und Krebs haben Forscher daran gearbeitet, eine Möglichkeit zur Hemmung von HPSE zu entwickeln. Jetzt haben Forscher unter der Leitung der University of Illinois in Chicago ein Molekül entdeckt, das die Ausbreitung von HSV-1 hemmt und uns damit einer wirksamen Behandlung des Virus und von Krebs einen Schritt näher bringt.

„Wir haben gezeigt, dass dieser Inhibitor gegen Herpesviren wirkt, aber er hat das Potenzial, bei einer Vielzahl von Krankheiten eingesetzt zu werden“, sagte Deepak Shukla, korrespondierender Autor der Studie.

In einer früheren Studie ermittelten die Forscher, wie HSV-1 die Heparinsulfatsynthese reguliert, um Infektionen und Virusausbreitung zu optimieren. In der aktuellen Studie entwickelten und synthetisierten sie verschiedene Zucker und bewerteten ihre Fähigkeit, die HPSE-Aktivität zu hemmen. Zucker sind die Bausteine ​​von Kohlenhydraten und werden nach der Anzahl der Monomere, aus denen sie bestehen, klassifiziert. Beispielsweise verbinden sich zwei Monosaccharide (Monosaccharide) zu einem Disaccharid, während Oligosaccharide zwischen 2 und 10 Monosaccharide enthalten.

Da HSV-1 Augenherpes oder herpetische Keratitis, eine Infektion der Hornhaut des Auges, verursachen kann, testeten die Forscher verschiedene Zucker an menschlichen Hornhautepithelzellen, die mit dem Virus infiziert waren. Bei Gabe dieser Verbindungen vor oder gleichzeitig mit einer Infektion mit HSV-1 stellten sie fest, dass die Menge an extrazellulärem Virus in den Proben nach der Behandlung mit Hexasacchariden und Octasacchariden deutlich reduziert und die Virusausbreitung gehemmt wurde.

Bei der Untersuchung von mit diesen Zuckern behandelten Zellen beobachteten die Forscher deutlich erhöhte Werte an Oberflächen-Heparinsulfat, ähnlich denen in Zellen, die nicht mit HSV-1 infiziert waren. Die Forscher fanden außerdem heraus, dass die Migrationsfähigkeit der Zellen deutlich verbessert war, was auf eine verbesserte Wundheilung hindeutet, was nach Ansicht der Forscher auf die antivirale Aktivität der Hexasaccharide und Octasaccharide zurückzuführen ist.

Basierend auf den Ergebnissen kamen die Forscher zu dem Schluss, dass diese Zuckerverbindungen eine doppelte Wirkungsweise haben: Sie blockieren den Viruseintritt in Zellen und blockieren die Virusfreisetzung.

Aufgrund der Rolle von HPSE bei Aktivitäten, die das Überleben der Zellen fördern, stießen frühere Versuche zur Entwicklung von HPSE-Inhibitoren auf Toxizitätsprobleme. Hier fanden die Forscher keine Hinweise darauf, dass die Wirkstoffe für Hornhautzellen toxisch waren. Darüber hinaus handelt es sich bei HPSE-Hemmern in der Regel um Medikamente auf Heparinbasis, die zur Verhinderung der Blutgerinnung eingesetzt werden und daher Blutungen verursachen können. Da die von den Forschern verwendeten Hexasaccharide und Octasaccharide nicht die Disaccharideinheiten enthalten, die für die Aktivierung der gerinnungshemmenden Wirkung von Heparin entscheidend sind, stellten Blutungen kein Problem dar.

„Die Hemmung von HPSE in Hornhautzellen ist wichtig für die Wundheilung und die Regulierung von Augenentzündungen. Zusammengenommen legen diese Beobachtungen nahe, dass HPSE-Hemmer die Freisetzung von Viren und die anschließende Ausbreitung auf andere Zellen und Gewebe verhindern können“, sagten die Forscher.

Die Forscher sagen, dass noch viel zu tun ist, bis ihr HPSE-Hemmer für den klinischen Einsatz bereit ist. Dennoch ist es ein wichtiger Schritt zur Entwicklung neuer Behandlungsmethoden für HSV-1, andere Viren und Krebs.

Die Forschung wurde in der Zeitschrift AngewandteChemie veröffentlicht.