Mehr als 676 Millionen Menschen haben sich weltweit mit dem schweren akuten respiratorischen Syndrom Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) seit Beginn der damit verbundenen Pandemie im Jahr 2019 infiziert. Fast sieben Millionen Menschen sind bisher im Zusammenhang mit SARS-CoV-2 gestorben.

Auch wenn sehr große Teile der Weltbevölkerung geimpft sind und/oder sich bereits infiziert haben, besteht nach wie vor ein Bedarf an neuen Virostatika zur Behandlung schwerer COVID-19-Fälle oder im Rahmen der allgemeinen Pandemievorbereitung. Dies gilt insbesondere, wenn die erworbene Immunität gegen ständig neu auftretende Varianten des Virus nicht von langer Dauer ist.

Mit besonders interessanten Wirkstoffkandidaten haben sich jetzt Forschende der Universität Hohenheim und des Universitätsklinikums Tübingen beschäftigt: Die Arbeitsgruppen von PD Dr. Günter Fritz vom Fachgebiet Zelluläre Mikrobiologie sowie von Prof. Dr. Dr. Sascha Venturelli vom Fachgebiet Biochemie der Ernährung in Hohenheim konnten in Zusammenarbeit mit der Tübinger Forschungssektion Molekulare Virologie von Prof. Dr. Michael Schindler sowie dem Zentrum für Virotherapie von Prof. Dr. Ulrich Lauer zeigen, dass bestimmte Inhaltsstoffe von Hopfen (Humulus lupulus) oder auch Bier eine nachweisbare antivirale Aktivität gegen SARS-CoV-2 besitzen.

Die Hemmung der Vermehrung (Virusreplikation) eines fluoreszenzmarkierten infektiösen SARS-CoV-2 Stammes in menschlichen Zellen konnten die Forschenden bereits in niedrigen mikromolaren Konzentrationen beobachten. Als besonders effektiv erwiesen sich hierbei vor allem die Hopfeninhaltsstoffe Xanthohumol und sein Derivat 6-Prenylnaringenin. Die hierfür zugehörigen aufwändigen Infektionsexperimente wurden in einem Hochsicherheitslabor der biologischen Sicherheitsstufe 3 am Universitätsklinikum Tübingen durchgeführt.

Bei der Aufklärung des Wirkmechanismus zeigte sich sowohl anhand von Computersimulationsmodellen (in silico Experimente) als auch in biochemischen und Zellkulturuntersuchungen (in vitro Experimente) eine bisher unbekannte starke Hemmung des für die Virusausbreitung wichtigen Enzyms SARS-CoV-2 Papain-like-protease (PLpro) durch Xanthohumol sowie durch bestimmte zugehörige Derivate.

Die Forschenden im Fachgebiet Zelluläre Mikrobiologie der Universität Hohenheim konnten das hierfür notwendige Enzym PLpro klonieren, exprimieren und in hoher Reinheit isolieren. Die Hemmung der viralen PLpro wurde unter anderem in Zusammenarbeit mit PD Dr. Klaus-Peter Knobeloch von der Universität Freiburg und Prof. Dr. Paul Geurink von der Universität Leiden untermauert.

Bisher war vor allem ein anderes relevantes Virusenzym, die SARS-CoV-2 Main Protease (Mpro), Gegenstand der intensiven Suche nach antiviralen Wirkstoffen. Eine Hemmung der PLpro eröffnet jedoch ganz neue und vielversprechende Perspektiven: Anders als bei einer Hemmung der Mpro, bewirkt die Inaktivierung der PLpro nicht nur eine direkte Hemmung der Virusvermehrung (Replikation), sondern wirkt zusätzlich auch noch den immunsuppressiven Effekten von SARS-CoV-2 entgegen.

Dies macht den Nahrungsmittelinhaltsstoff Xanthohumol, eingeschlossen seiner Derivate 6-Prenylnaringenin, 8-Prenylnaringenin und auch Isoxanthohumol, zu vielversprechenden Molekülen für die weitere Entwicklung antiviraler Substanzen. Derartige neue, auf den Hopfeninhaltstoffen basierende Wirkstoffe könnten das Arsenal an antiviralen Wirkstoffen erweitern, um auf mutierte Virusvarianten oder mögliche zukünftige Pandemien besser vorbereitet zu sein. Besonders interessant: Xanthohumol hemmt nicht nur die PLpro sondern zusätzlich auch die Mpro, also beide für das Virus relevante Enzyme.

Diese und weitere Ergebnisse legen ganz eindrücklich nahe, dass es unter den Nahrungsmittelinhaltsstoffen noch eine Vielzahl bislang wenig beachteter hochwirksamer und zugleich gut verträglicher Wirkstoffe für ganz unterschiedliche Krankheitsbilder geben könnte.