Mit Algen das Virus bekämpfen

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Biologe Scott Edmundson

Der Biologe Scott Edmundson untersucht Algen am Marine and Coastal Research Laboratory des PNNL in Sequim, Washington. Foto von Andrea Starr, Pacific Northwest National Laboratory

von Rebecca Orton, PNNL

W ls die Coronavirus-Pandemie im vergangenen Jahr die Welt in Aufruhr versetzte, hat eine Gruppe von Bioenergie-Forschern am Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) sah einen unkonventionellen Weg, das Virus zu bekämpfen: Algen.

„Der nicht realisierte Vorteil von Algen ist ihre schiere biologische Vielfalt“, sagt Michael Huesemann, Senior Bioenergy Researcher und Principal Investigator für das DISCOVR-Projekt, einem nationalen Laborkonsortium des US-Energieministeriums, das die Entwicklung von Algen-Biokraftstoffen vorantreibt. „Als die Leute begannen, ernsthaft nach Therapeutika zur Bekämpfung der Pandemie zu suchen, erkannten wir, dass es eine Möglichkeit gab, mehr über die allgemeinen antiviralen Eigenschaften von Algen zu erfahren.“

Was folgte, war ein tiefer Einblick in die Literatur, die Algen und antivirale Mittel bereits 1956 in Verbindung brachte. Um die Daten zu verstehen, sortierte Daman Reynolds, Praktikant bei PNNL Science Undergraduate Laboratory Internships, die Studien entlang der Zeitachse, der ein Virus folgt, wenn es eine Infektion verursacht. Dabei stellte sich heraus, dass Verbindungen in Algen ein außergewöhnliches – und völlig ungenutztes – Potenzial zur Bekämpfung von Viruserkrankungen aufweisen.

„Die überwiegende Mehrheit der Algenverbindungen befindet sich in einem frühen Forschungsstadium“, sagte Reynolds. „Einige Verbindungen befinden sich in unterschiedlichen klinischen Studien, und einige werden in Europa als Nasensprays zum Schutz der Atemwege vor Erkältungen vermarktet. Es gab einige, die nur einmal zitiert wurden. Das Spannende daran ist, dass es Tausende weiterer Verbindungen geben könnte, die Viren bekämpfen könnten, von denen wir noch nicht einmal wissen.“

Prävention entlang des Weges

Das Coronavirus dringt über Mund oder Nase in die Atemwege ein, aber andere Viren verbreiten sich durch Haut-zu-Haut- oder intravenösen Kontakt. Die Literaturrecherche von Herrn Reynolds fand eine Vielzahl von Algen-abgeleiteten Verbindungen, die als Wächter an den Toren potenzieller viraler Infektionswege dienen können. Es hat sich gezeigt, dass bestimmte Verbindungen eine Art Schutzschicht bilden, um das Eindringen des Virus in den Körper zu verhindern.

Wenn jedoch zufällig ein Virus in einen Wirt eindringt, wurde im Labor gezeigt, dass Algen-abgeleitete Verbindungen Viren inaktivieren oder abbauen.

Mehrere vorläufige Laborstudien haben auch gezeigt, dass Algenprodukte Viren daran hindern, an Zellrezeptoren zu haften, um es einem Virus zu erschweren, in eine Wirtszelle einzudringen oder diese zu infizieren.

Einige Laboruntersuchungen zeigten auch, dass Verbindungen aus Algen es dem Virus erschweren, die innere Maschinerie der Zelle zu hacken und mit der Replikation zu beginnen. Darüber hinaus haben sich Verbindungen in Algen als Barrieren erwiesen, die replizierte Viren einfangen, damit sie nicht in den Körper freigesetzt werden, um sich weiter auszubreiten. Und aus Algen gewonnene Verbindungen können die natürliche Immunantwort des Körpers auf eine Virusinfektion verstärken – sowohl vor als auch nach der Exposition.

Mögliche Beiträge zu bezahlbaren Biokraftstoffen

Der Biologe Scott Edmundson, der seit mehr als 15 Jahren die photosynthetische Algenkultivierung zur Erzeugung von Bioprodukten untersucht, schlägt vor, dass, wenn antivirale Algen aus Algen in klinischen Studien vielversprechend sind, ihre Extraktion dazu beitragen könnte, Biokraftstoffe wirtschaftlicher zu machen.

„Wir haben bewiesen, dass es technisch machbar ist fortschrittliche Kraftstoffe aus Algen auf Sonnenschein und CO₂ aus der Atmosphäre gewachsen“, sagte er. „Das Verfahren wirtschaftlich zu gestalten, ist der nächste Schritt.“

Ein therapeutischer Wirkstoff, der extrahiert werden könnte, bevor die Algen zu Biokraftstoff verarbeitet werden, wäre ein Schritt in diese Richtung.

Die Finanzierung der Forschung wurde teilweise vom US-Energieministerium, Office of Science, Office of Workforce Development for Teachers and Scientists im Rahmen des Science Undergraduate Laboratory Internships-Programms bereitgestellt und ist nur ein Teil der Wissenschaft PNNL entwickelt sich zur Bekämpfung der Coronavirus-Pandemie. Das Papier wurde im . zur Verfügung gestellt Ausgabe Juli 2021 der Algenforschung.

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