AvirAL: Isolation und Charakterisierung antiviraler Proteine aus Mikroalgen

Die rasche, globale der Sars-Cov2-Pandemie hat unser Gesundheitssystem vor besondere Herausforderungen gestellt. Es ist davon auszugehen, dass auch in Zukunft ähnliche Epidemien aufflammen werden.
Ziel des Projektes ist es, neue antivirale Breitbandwirkstoffe, die insbesondere bei nokosomialen Erkrankungen wirksam sind, zu identifizieren und isolieren. Dabei sollen erstmalig antivirale Lektine aus Mikroalgen isoliert, auf die Bindung an virale Oberflächen getestet und die Wirksamkeit in zellulären Infektionsmodellen nachgewiesen werden.
Lektine sind Wirkstoffproteine, die selektiv Kohlenhydratstrukturen an Oberflächen von Viruspartikeln binden und dadurch eine Infektion verhindern. Es sind bereits einige hochwirksame antivirale Lektine aus Algen bekannt, z.B. Griffithsin aus der Rotalge Griffithsia. In Zellkultur- und Tierexperimenten sowie in Humanstudien wurde die Wirkung des Proteins als prophylaktisches und therapeutisches Breitband-Virostatikum gegen Viren wie HIV, Hepatitis C und Sars-Cov2 belegt. Der Wirkstoff wird kostengünstig rekombinant produziert („Q-Griffithsin“). Erste klinische Studien zur Anwendung in Form eines Nasensprays zur Prävention von Sars-Cov2 waren erfolgreich, weitere klinische Studien laufen.
Während Lektine aus Cyanobakterien und aus Makroalgen, wie Griffithsia, bereits eingehend untersucht wurden, gibt es kaum Informationen über Lektine aus marinen Mikroalgen, wie Rot- und Kieselalgen. Erste Recherchen mit bioinformatischen Methoden auf Basis von DNA-Sequenzhomologien zeigen jedoch, dass Mikroalgen dieser Gruppen über noch unbekannte Lektine verfügen.
Im Rahmen des Projektes sollen neuartige Lektine aus verschiedenen Rot- und Kieselalgen durch eine Kombination aus klassischem Arten-Screening durch Kultivierung von Mikroalgen im Labor („Top Down“) mit einer in silico Suche nach potenziellen Lektinen durch Datenbankrecherchen („Bottom Up“) identifiziert und für die selektierten Spezies geeignete Kultivierungs- und Aufreinigungsprozesse zur Gewinnung von Lektinen im Labormaßstab entwickelt werden. Des Weiteren ist die biologische, biochemische und pharmakologische Charakterisierung der Lektine als potenzielle antivirale Wirkstoffe, ausgehend von Hämagglutinations-Assays bis hin zu SPR-Bindungsassay mit Virus-Hüllproteinen und Testung der Hemmwirkung in zellulären Infektionsmodellen vorgesehen.