Superrechner hilft bei Suche nach Wirkstoff gegen Coronavirus

Auf der Suche nach einem Wirkstoff gegen das neuartige Coronavirus kommt auch ein Hochleistungsrechner an der Mainzer Johannes Gutenberg-Universität (JGU) zum Einsatz. Der Superrechner namens Mogon II führte von Mitte Januar bis Mitte März aufwendige Berechnungen durch und durchforstete eine Datenbank unter anderem mit bereits für andere Krankheiten zugelassenen Medikamenten und Naturstoffen, wie Professor Dr. Thomas Efferth vom Institut für Pharmazeutische und Biomedizinische Wissenschaften an der JGU erklärt. Einen Bericht über die Arbeit veröffentlichte zuletzt auch die Weltgesundheitsorganisation (WHO) auf ihrer Webseite.

Simuliert wurde, ob oder wie gut sich rund 42.000 Substanzen an bestimmte Proteine des Erregers Sars-CoV-2 binden. Mit einer Bindung könnte verhindert werden, dass das Virus in den menschlichen Körper eindringt und sich vermehrt. Es gehe darum, das Schlüssel-Loch-Prinzip zwischen Virus und menschlicher Zelle zu unterbinden, sagt Efferth. Ein Augenmerk lag auf den sogenannten Spike-Proteinen, die aus der Oberfläche des Coronavirus herausragen. Es gehe darum, dort eine Art »Störenfried« drauf zu setzen, damit eine Bindung des Spike-Proteins mit der menschlichen Zelle nicht mehr funktioniere, erklärt der Molekularbiologe. »Dieses als molekulares Docking bezeichnete und seit Jahren anerkannte Verfahren von Computersimulationen ist wesentlich schneller und kostengünstiger als Laborexperimente«, so Efferth.

In den vergangenen Jahren erledigte der von der JGU und dem Helmholtz-Institut Mainz betriebene Mogon II schon Simulationen mit möglichen Wirkstoffen gegen Krebs. »Die gesamte Methodik stand bei uns ohnehin schon«, sagte Efferth. Nun wurde das auf Covid-19 umgemünzt. Binnen zwei Monaten führte Mogon II mehr als 30 Milliarden Berechnungen durch. Der Rechner zählt nach Angaben der Gauß-Allianz zu den leistungsstärksten universitären Exemplaren in Deutschland für die wissenschaftliche Forschung.

In Mainz wurde mit Mogon II zum Beispiel berechnet, wo genau Bindungen zwischen Virus und Zelle erfolgen können und wie groß die Bindekraft eines möglichen Wirkstoffs ist, wie groß also die hemmende Wirkung sein kann. Unter den von den Wissenschaftlern am Ende für am geeignetsten eingestuften zehn Substanzen waren vier schon zugelassene Medikamente gegen Hepatitis C: Simeprevir, Paritaprevir, Grazoprevir und Velpatasvir. Die vier Arzneistoffe binden mit hoher Wahrscheinlichkeit sehr stark an SARS-CoV-2 und können dadurch möglicherweise Ansteckungen verhindern, so Efferth in einer Pressemitteilung der Hochschule. Dafür spreche auch, dass es sich bei SARS-CoV-2 genau wie beim Hepatitis-C-Virus um ein einzelsträngiges RNA-Virus handelt.

Möglicherweise sehr stark gegen SARS-CoV-2 wirkt nach den Ergebnissen der Forscher auch ein in Asien bereits gegen verschiedene andere Erkrankungen verwendeter Naturstoff aus dem Japanischen Geißblatt (Lonicera japonica). »Unsere Ergebnisse müssen nun durch Laborexperimente und klinische Studien überprüft werden«, betont Efferth. Schon bei der Suche nach Wirkstoffen gegen die Coronaviren MERS-CoV und SARS-CoV sei molekulares Docking erfolgreich eingesetzt worden.