Ist eine COVID-19-Therapie mittels RNA-Interferenz (RNAi) möglich?

Vor gut 14 Jahren wurde ein Nobelpreis für die Erstbeschreibung der RNA-Interferenz an die beiden Forscher Craig Mello und Andrew Fire vergeben. Aus dieser innovativen RNA-Technologie haben sich ungeahnte therapeutische Möglichkeiten ergeben.

Ein langer Weg von "Orphan diseases" hin zu COVID-19

Vor gut 14 Jahren wurde ein Nobelpreis für die Erstbeschreibung der RNA-Interferenz an die beiden Forscher Craig Mello und Andrew Fire vergeben.1 Aus dieser innovativen RNA-Technologie haben sich ungeahnte therapeutische Möglichkeiten ergeben. Das medizinische Forschungsunternehmen Alnylam Pharmaceuticals macht sich die RNA-Interferenz in der Entwicklung neuer Therapeutika zunutze. Bisher lag ihr Fokus auf den "Orphan diseases". Patisiran (Onpattro®) ist ein Vertreter dieser neuen Wirkstoffklasse. In Europa hat er im Jahr 2018 die Zulassung "zur Behandlung der hereditären Transthyretin-Amyloidose (hATTR-Amyloidose) bei erwachsenen PatientInnen mit Polyneuropathie der Stadien 1 oder 2" erhalten.2 Ein Lipid-Nanopartikel schützt dieses doppelsträngige kurze interferierende RNA-Molekül bis es zu seinem Zielort  -den Hepatozyten- gelangt ist.3 Weitere RNAi-Therapeutika befinden sich aktuell in der klinischen Entwicklung.

Die RNA-Interferenztherapie ist vielversprechend im Kampf gegen COVID-19

Die beiden medizinischen Forschungsunternehmen Alnylam Pharmaceuticals und Vir Biotechnology sind eine Kollaboration eingegangen, um eine RNA-Interferenztherapie gegen den neuen Erreger COVID-19 möglich zu machen. Alnylam Pharmaceuticals hat bereits über 350 siRNA-Moleküle designt und prüft ihre Wirksamkeit gegenüber dem COVID-19-Erreger aktuell in vitro. Dass diese Kollaboration Früchte trägt zeigt das für die Therapie einer chronischen Infektion mit dem Hepatitis-B-Virus entwickelte kurze interferierende RNA-Molekül ALN-HBV02 (VIR-2218). Aktuell läuft hier noch bis einschließlich August 2020 eine Phase I/II-Studie.4

RNAi-Therapie erfolgreich gegen SARS-CoV

Bereits im Jahr 2005 hat sich die Forschungsgruppe um Li Gedanken darüber gemacht, ob mit RNA-Interferenz eine sichere und wirksame Therapie gegen das SARS-assoziierte Virus möglich ist.5 Mit der RNA-Interferenz lässt sich die Expression bestimmter Gene gezielt hemmen. Kurze interferierende RNA-Moleküle besitzen eine Länge von 21 bis 23 Nukleotiden. Sie können an komplementäre RNA-Stränge in der Zielzelle binden. Auf diese Weise kann die nun doppelsträngige RNA eine RNA-Interferenz auslösen und die RNA-Stränge werden abgebaut.6 Bei dem SARS-assoziierten Virus genauso wie bei der aktuellen Geißel der Menschheit -dem COVID-19-Erreger- handelt es sich um RNA-Viren. Das Erbgut dieser Viren besteht aus Ribonukleinsäure und stellt ein ideales Ziel für die auf RNA-Interferenz basierende Therapie dar.7

Die kleinste Waffe der Menschheit wird im Primatenmodell getestet

Die Forschungsgruppe um Li hat sich die RNA-Interferenz in der Therapie des SARS-assoziierte Coronavirus zunutze gemacht. Es waren die beiden kurzen interferierenden RNA-Inhibitoren siSC2 und siSC5, die durch Wirksamkeit in der Bekämpfung des SARS-assoziierte Coronavirus in vitro in in vivo im Mausmodell herausstachen. Ihre Zielstruktur ist das Genom des RNA-Virus. In einer experimentellen Studie an insgesamt 21 Rhesusaffen wurden die beiden kurzen interferierenden RNA-Inhibitoren auf ihr Sicherheitsprofil und ihre Wirksamkeit getestet. Die Rhesusaffen der Therapiegruppen erhielten die RNAi-Therapeutika zu unterschiedlichen Zeitpunkten als Prophylaxe, während der viralen Infektion oder als Postexpositionstherapie. Die 21 Primaten wurden in 5 Gruppen unterteilt. 5 Gruppen mit je 4 Rhesusaffen wurden mit dem Virus infiziert. Ein verbliebener Rhesusaffe kam nicht in Kontakt mit dem Virus. Die 5 Gruppen teilten sich in 2 Kontrollgruppen und 2 Therapiegruppen auf. Die Rhesusaffen der ersten Kontrollgruppe wurden infiziert und erhielten keine Therapie. In der zweiten Kontrollgruppe erhielten die infizierten Rhesusaffen einen der siRNA-Inhibitoren siCONa und siCONb. Diese siRNA-Inhibitor zeigten keine Homologie zum menschlichen Genom sowie zum Genom des SARS-CoV.5

Besserung der SARS-ähnlichen Symptomatik dank RNA-Interferenz

Alle Rhesusaffen zeigten eine SARS-ähnliche Symptomatik. Die Schwere der Symptome variierte deutlich zwischen den Therapie- und den Kontrollgruppen. Die Rhesusaffen der beiden Kontrollgruppen litten an einer deutlich erhöhten Körpertemperatur für eine Zeitdauer von fast 20 Tagen. In der siSC2-5-Therapiegruppe war beim Großteil der Primaten die Körpertemperatur nur milde erhöht gewesen.5

Die siRNA-Inhibitoren siSC2-5 schützen das Lungengewebe

Die immunhistologische Untersuchung des Lungengewebes bestätigte die Wirksamkeit der siRNA-Inhibitoren siSC2-5. In den beiden Kontrollgruppen waren interstitielle Infiltrate, eine Schädigung der Alveolarwände, ein interstitielles Ödem, eine Hyalinmembranbildung, blutgefüllte Alveolen sowie Immunzellinfiltrate erkennbar. In den siSC2-5-Therapiegruppen zeigte sich hingegen kein schwerer Lungenschaden vom Grad II.5

Die siRNA-Inhibitoren hemmen erfolgreich die Virusreplikation

Die oropharyngealen Abstriche bestätigten eine deutlich reduzierte Viruslast in den Therapiegruppen im Vergleich zu den beiden Kontrollgruppen. Bei 75% der Rhesusaffen der Therapiegruppen war am 4. Tag nach Viruskontakt keine SARS-CoV mehr mittels RT-PCR nachweisbar. Dies Ergebnisse lassen auf eine Hemmung der Virusreplikation durch die siRNA-Inhibitoren siSC2-5 schließen. Bei einer kumulativen Dosis von 10-40 mg/kg zeigten sich keine Anzeichen einer siRNA-bedingten Toxizität. Die damaligen Daten waren vielversprechend gewesen. Die beiden siRNA konnten sowohl prophylaktisch als auch therapeutisch eingesetzt werden.5

Die RNAi-Therapie könnte den Durchbruch bringen in der Bekämpfung des COVID-19-Erregers.

Referenzen:
1. https://www.gene-quantification.de/laborwelt_sirna_06_2006.pdf.
2. https://www.ema.europa.eu/en/documents/product-information/onpattro-epar-product-information_de.pdf
3. Hoy S. M. et al. (2018). Patisiran: First Global Approval. Drugs. 2018 Oct;78(15):1625-1631.
4. Study of VIR-2218 in Healthy Volunteers and Patients With Chronic Hepatitis B. NCT03672188.
5. Li B. et al. (2005). Using siRNA in prophylactic and therapeutic regimens against SARS coronavirus in Rhesus macaque. Nat Med 11, 944–951 (2005).
6. Clark D. P. und N. J. (2009). Molekulare Biotechnologie. Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg 2009.
7. Fehr A. R. et al. (2015). Coronaviruses: an overview of their replication and pathogenesis. Methods Mol Biol. 2015;1282:1-23.

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