SARS-CoV-2: Ultraschall als neue Geheimwaffe

Aktuell konzentrieren sich einige Studien auf weitere Möglichkeiten, um den weltweiten Kampf gegen die Corona-Pandemie zu unterstützen. Eine davon hat nun eine neue Art „Geheimwaffe“ gegen den Erreger gefunden: Herkömmlicher Ultraschall, wie er etwa in der medizinischen Bildgebung verwendet wird, zeigt sich auch effektiv in der Behandlung und zur Vorbeugung von Infektionen mit SARS-CoV-2.

Wie ein gut geübter Opernsänger

Unter Beteiligung des Massachusetts Institute of Technology (MIT) modellierten die Forschenden durch Computersimulationen die Auswirkungen mechanischer Reaktionen auf die Hülle des Virus. Dabei ist das Phänomen der Resonanz schon längst bekannt durch etwa gut geübte Opernsänger, die mithilfe von Schallwellen ein dünnes Glas zerspringen lassen können. Erfolgreich zeigten sich in der Studie vor allem Ultraschallwellen in einem Bereich von 25 bis 100 Megahertz, die die Hülle sowie die Spikes des Erregers in Millisekunden kollabieren ließen. Bislang gilt ein Frequenzbereich von 25 bis 50 Megahertz in der Medizin als unbedenklich und wird bereits bei Behandlungen, beispielsweise zur Entfernung von Nierensteinen, eingesetzt.

Die große Unbekannte

Noch nicht hinreichend erforscht sind jedoch die genauen physischen Bestandteile von SARS-CoV-2, da sich die Forschung hier im Nanobereich befindet: „Wir kennen die Materialeigenschaften der Spikes nicht, weil sie so winzig sind – etwa zehn Nanometer groß. Noch unbekannter ist, was sich im Inneren des Virus befindet, welches nicht leer, sondern mit RNA gefüllt ist, die wiederum von einer Proteinkapsidhülle umgeben ist. Diese Modellierung erfordert also eine Menge Annahmen“, erläutert dazu Studienautor Professor Wierzbicki. Das macht eine exakte Analyse des Erregers umso schwerer. Im Computermodell konnten die fehlenden Daten anhand der Simulation von Elastizitäten ausgeglichen werden. Daher wird angenommen, dass die Ergebnisse auch mit genauer vorliegenden Daten nicht abweichen würden.

Schwein muss man haben

Für eine bessere Simulation und Qualität der Daten arbeitet das Team aktuell mit Mikrobiologen aus Spanien zusammen, die durch Rasterkraftmikroskope ein möglichst genaues Bild der Auswirkungen der Ultraschallschwingungen ermöglichen sollen. Das geschieht anhand einer Corona-Variante, die ausschließlich bei Schweinen vorkommt. Sollten sich dort erste Erfolge einstellen, kann auch mit der Forschung der menschlichen Version begonnen werden. Die Forscher meinen außerdem, dass zukünftig sogar Ultraschallmodule bei Smartphones als Schutzwerkzeug verwendet werden könnten.

Viele Fragen noch offen

Weil aber die genauen physikalischen, wie auch andere Eigenschaften des Virus noch im Detail geklärt werden müssen, sind diese Erkenntnisse vorerst mit Vorsicht zu genießen. Weitere Forschung sei unbedingt notwendig, um Ultraschall letztendlich als effektive Behandlungs- und Präventionsstrategie einsetzen zu können. Aktuell werden die bestehenden Simulationen mit neuen experimentellen Daten versorgt, um die Auswirkungen des Ultraschalls besser zu verstehen. Wirzbicki arbeitet hingegen nun an den spezifischen Mechanismen, die zu einer schnelleren Mutation bei SARS-CoV-2 führen. Denn, falls der Einsatz doch nicht möglich wäre, ist es genauso wichtig, weiter die Tür für Alternativen offen zu halten.