Hanf und COVID-19: Cannabinoidsäuren hindern SARS-CoV-2 am Eindringen in menschliche Zellen

Zwei Bestandteile von Hanf (Cannabis sativa), die von Forschenden der Oregon State University (OSU) in den USA identifiziert worden sind, können offenbar das Eindringen von SARS-CoV-2 in menschliche Zellen verhindern.

Die Ergebnisse der Untersuchung, die von Richard van Breemen, Mitarbeiter im Global Hemp Innovation Center des US-Bundesstaates Oregon sowie des College of Pharmacy und des Linus Pauling Institute, geleitet wurde, sind gerade im „Journal of Natural Products“ veröffentlicht worden.

Van Breemen und Mitarbeiter, darunter Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Oregon Health & Science University, (OSHU) fanden heraus, dass zwei Cannabinoidsäuren an das SARS-CoV-2-Spike-Protein binden und einen entscheidenden Schritt in dem Prozess blockieren, mit dem das Virus Menschen infiziert. Bei den Substanzen handelt es sich um Cannabigerolsäure (CBGA) und Cannabidiolsäure (CBDA).

„Diese Cannabinoidsäuren sind in Hanf und in vielen Hanfextrakten in großen Mengen vorhanden“, sagte van Breemen. „Es handelt sich nicht um kontrollierte Substanzen wie THC, der psychoaktive Inhaltsstoff in Marihuana, und sie haben ein gutes Sicherheitsprofil im Einsatz beim Menschen. Unsere Untersuchung hat gezeigt, dass die Hanfverbindungen gegen Varianten von SARS-CoV-2 gleichermaßen wirksam sind, einschließlich der Variante B.1.1.7, die erstmals in Großbritannien nachgewiesen wurde, und der Variante B.1.351, die erstmals in Südafrika beobachtet worden ist.“

„Jeder Teil des Infektions- und Replikationszyklus stellt ein potenzielles Ziel für antivirale Interventionen dar. Die Verbindung der Rezeptorbindungsdomäne des Spike-Proteins mit dem menschlichen Zelloberflächenrezeptor ACE2 ist ein entscheidender Schritt in diesem Zyklus“, verdeutlicht van Breemen. „Das bedeutet, dass Zelleintrittsinhibitoren wie die Säuren aus Hanf verwendet werden könnten, um eine SARS-CoV-2-Infektion zu verhindern und auch Infektionen zu verkürzen, indem verhindert wird, dass Viruspartikel menschliche Zellen infizieren. Sie binden an die Spike-Proteine, sodass diese Proteine ​​nicht an das ACE2-Enzym andocken können, das auf der äußeren Membran von Endothelzellen in der Lunge und anderen Organen in großer Zahl vorhanden ist.“

Die Verwendung von Verbindungen, die die Virus-Rezeptor-Interaktion blockieren, sei bei Patientinnen und Patienten mit anderen Virusinfektionen hilfreich gewesen, stellt van Breemen fest, darunter beim Humanen Immundefizienz-Virus 1 und bei Hepatitis.

Identifizierung mittels Affinitätsselektions-Massenspektrometrie

Van Breemen identifizierte gemeinsam mit Ruth Muchiro vom College of Pharmacy and Linus Pauling Institute (USA) und fünf Wissenschaftlern der OSU die beiden Cannabinoidsäuren mithilfe einer auf Massenspektrometrie basierenden Screening-Technik, die in van Breemens Labor entwickelt wurde. Van Breemens Team untersuchte eine Reihe von Pflanzenstoffen, die als Nahrungsergänzungsmittel verwendet werden, darunter Rotklee, wilde Yamswurzel, Hopfen und drei Arten von Süßholz.

In einem älteren Artikel im „Journal of the American Society for Mass Spectrometry“ wird die Anpassung der neuartigen  Affinitätsselektions-Massenspektrometrie bei der Identifizierung von Medikamenten beschrieben, die auf das SARS-CoV-2-Spike-Protein abzielen. In späteren Arbeiten wurde anhand von Labortests gezeigt, dass Cannabigerolsäure und Cannabidiolsäure die Infektion menschlicher Epithelzellen durch das Coronavirus-Spike-Protein und den Eintritt von SARS-CoV-2 in Zellen verhinderten.

„Diese Verbindungen können oral eingenommen werden und haben eine lange Geschichte der sicheren Anwendung beim Menschen“, sagte van Breemen. „Sie haben das Potenzial, eine Infektion mit SARS-CoV-2 sowohl zu verhindern als auch zu behandeln. CBDA und CBGA werden von der Hanfpflanze als Vorläufer von CBD und CBG produziert, die vielen Verbrauchern bekannt sind. Sie unterscheiden sich jedoch von den Säuren und sind in Hanfprodukten nicht enthalten.“

Van Breemen erklärt, dass bei der Affinitätsselektions-Massenspektrometrie (AS-MS abkürzt) ein Wirkstoff-Target wie das SARS-CoV-2-Spike-Protein mit einer Mischung möglicher Liganden wie einem Pflanzenextrakt, inkubiert wird, in diesem Fall Hanfextrakt. Die Ligand-Rezeptor-Komplexe werden dann nach einem von mehreren Verfahren von den nichtbindenden Molekülen abfiltriert.

„Wir haben mehrere Cannabinoid-Liganden identifiziert und sie nach ihrer Affinität zum Spike-Protein geordnet“, berichtet van Breemen. „Die beiden Cannabinoide mit den höchsten Affinitäten für das Spike-Protein waren CBDA und CGBA, und es wurde bestätigt, dass sie Infektionen blockieren. Eine der Hauptsorgen bei der Pandemie ist die Verbreitung von Varianten, von denen es viele gibt, und B.1.1.7 und B.1.351 gehören zu den am weitesten verbreiteten und besorgniserregendsten“, fügt er hinzu.

„Diese Varianten sind dafür bekannt, dass sie Antikörper gegen SARS-CoV-2 der frühen Abstammungslinie zu umgehen. Das ist natürlich besorgniserregend, weil die aktuellen Impfstrategien auf dem Spike-Protein der frühen Abstammungslinie als Antigen beruhen. Unsere Daten zeigen, dass CBDA und CBGA gegen die beiden untersuchten Varianten wirksam sind, und wir hoffen, dass sich der Trend auf andere bestehende und zukünftige Varianten ausweitet.“

Van Breemen betont, dass trotz der weit verbreiteten Verwendung von Cannabinoiden immer noch resistente Varianten auftreten könnten, aber dass eine Kombination aus Impfung und CBDA/CBGA-Behandlung es SARS-CoV-2 viel schwerer machen sollte.

„In älteren Forschungsarbeiten haben wir über die Entdeckung einer anderen Verbindung berichtet, einer aus Süßholz, die auch an das Spike-Protein bindet“, sagt van Breemen. „Allerdings haben wir diese Verbindung, Licochalcon A, noch nicht auf Aktivität gegen das Lebendvirus getestet. Dafür brauchen wir neue Mittel.“