Prävention von SARS-CoV-2 durch Iota-Carrageenan-haltige Nasensprays

Bisherige präklinische und klinische Daten konnten zeigen, dass das Polysaccharid aus Rotalgen Iota-Carrageenan eine breite virusblockierende Aktivität gegen alle Varianten von SARS-CoV-2 aufweist. Es kann auf diese Weise als Bestandteil von Nasen- und Mundsprays sowie Lutschtabletten eine effektive erste Verteidigungslinie gegen virale respiratorische Infektionen bilden.

Nach wie vor prägt die Covid-19-Pandemie den sozialen Alltag und fordert dasGesundheitssystem heraus. Dies ist vor allem auf neu auftretende SARS-CoV-2-Varianten („Variants of Concern“, VoCs) zurückzuführen, die effizienter übertragen werden, virulenter sind und der natürlich erworbenen und durch Impfung hervorgerufenen Immunität besser entgehen können.

Effektive, prophylaktisch wirksame Substanzen ohne unerwünschte Begleiterscheinungen sind derzeit nicht verfügbar. Präventiv kann daher nur mittels Verwendung von FFP2-Masken, durch regelmäßiges Händewaschen, Vermeiden körperlicher Kontakte und einen Mindestabstand von 1,5m eine Infektion verhindert werden. Auch der Aufenthalt in der Natur beugt einer Ansteckung in gewissem Maße vor. Vor allem in geschlossenen Räumen aber stellen die eben genannten Verhaltensmaßnahmen besonders in der kälteren Jahreszeit sowie auch bei Flugreisen eine Herausforderung dar.

In einer kürzlich durchgeführten Studie konnten wir nachweisen, dass Iota-Carrageenan, ein sulfatiertes Polysaccharid, das aus Rotalgen gewonnen wird, die Replikation des SARS-CoV-2-Wuhan-Typs und der Varianten Alpha, Beta, Gamma, Delta und Omikron in vitro wirksam hemmen kann. Carrageenan ist als aktiver physikalischer Bestandteil von weitverbreiteten Nasen- und Rachensprays sowie Lutschtabletten und auch als Verdickungsmittel zum Beispiel in Joghurt bekannt und hat das Potenzial, eine erste Verteidigungslinie gegen die Infektion und Übertragung von SARS-CoV-2 zu bilden – unabhängig von den gegenwärtigen und potenziellen zukünftigen Varianten.

Wirkmechanismus und Sicherheit von Iota-Carrageenan

Carrageenan, ein sulfatiertes Polymer mit hohem Molekulargewicht, wird in großem Umfang in der Lebensmittel-, Kosmetik- und Pharmaindustrie verwendet und ist von der FDA als sicher anerkannt. Dabei werden drei Hauptformen von Carrageenan verwendet: Iota, Kappa und Lambda. Sie unterscheiden sich voneinander durch den Sulfatierungsgrad, die Löslichkeit und die Geliereigenschaften.¹ Die antivirale Aktivität von Iota-Carrageenan (I-C) ist gut belegt und wurde bereits vor der Covid-19-Pandemie für eine Vielzahl von respiratorischen Viren, darunter Influenza, Parainfluenza, RSV, Adenoviren, Rhinoviren und Coronaviren, nachgewiesen.^2–4

Der antivirale Mechanismus von I-C beruht auf dessen Fähigkeit zu gelieren. Nach Applikation von I-C auf die Nasen-Rachen-Schleimhaut kommen die Polysaccharide in Kontakt mit Kationen des respiratorischen Mukus sowie positiv geladenen Strukturen der viralen Oberflächenproteine. Durch diese Interaktion ändern die Polysaccharide die Konformation ihrer Doppelhelices und bilden ein Gel. Dieses Gel bildet eine schützende Barriere zwischen den infektiösen Viren und den Epithelzellen des Respirationstrakts, indem der Wirkmechanismus einer rein physikalischen Barriere zum Tragen kommt, wodurch der unspezifische Effekt erklärt werden kann.

Zusätzlich umhüllt das Gel die Viren und hindert diese an einem Eintritt in die Zelle.⁵Ohne Infektion der Wirtszelle kann auch keine Replikation der Viren stattfinden. Somit erzeugt dieser virusblockierende und unspezifische Effekt eine breites Wirkspektrum gegen SARS-CoV-2 Varianten und eine Vielzahl weiterer respiratorischer Viren.

I-C wurde von der EFSA und der FDA bis zu einer Menge von 75mg/kg Körpergewicht pro Tag zugelassen, was umgelegt auf in Nahrungsmitteln enthaltenes Carrageenan z.B. einer Menge von 10l Pudding entspricht.⁶ Das hochmolekulare I-C weist keine Immuntoxizität und bei intranasaler Anwendung oder Inhalation keine lokaleToxizitätauf und ruft keine lokale Intoleranz hervor.

Darüber hinaus wurde I-C in zahlreichen Tierstudien intensiv untersucht.⁷ Dabei wurde es oral, dermal und inhalativ in Konzentrationen verabreicht, die um Größenordnungen über den Konzentrationen liegen, in denen Carrageenan in Nasensprays oder Lutschtabletten enthalten ist. Histopathologische sowie immunologische und klinisch-chemische Untersuchungen ergaben, dass I-C keine nachteiligen Auswirkungen auf die Organe und den allgemeinen Gesundheitszustand der Versuchstiere hatte. Selbst eine lebenslange Verabreichung von Carrageenan an Nagetiere und Primaten in hohen Dosen zeigt bei beiden Spezies keine pathologischen Auswirkungen.⁷

I-C-haltige Nasensprays, Rachensprays und Lutschtabletten sind zur Vorbeugung von Erkältungen zugelassen und wurden bislang in mehr als 40 Ländern auf fünf Kontinenten auf den Markt gebracht. In allen bei Erwachsenen und Kindern durchgeführten Studien zeigten sich im Vergleich zum Placebo (NaCl-Spray) keine signifikanten Nebenwirkungen, was bedeutet, dass in der Placebo- und der Verumgruppe die gleiche Anzahl an beobachteten unerwünschten Wirkungen auftrat.^8–12

In-vitro- und Ex-vivo-Studien zur antiviralen Wirkung von I-C gegen SARS-CoV-2

In umfangreichen In-vitro-Studien haben wir die antivirale Wirkung von Iota-, Lambda- und Kappa-Carrageenan auf den SARS-CoV-2-Wuhan-Typ und die VoC Alpha, Beta, Gamma, Delta und Omikron untersucht.^13,14 Für die Infektionsversuche wurden u.a. menschliche Calu-3-Lungenzellen verwendet, welche das am umfassendsten untersuchte Surrogatmodell für Lungenzellinfektionen darstellen.

Wir konnten zeigen, dass nach Infektion dieser Zellen mit Virusisolaten von SARS-CoV-2-Patienten alle drei Carrageenan-Typen eine antivirale Aktivität aufweisen. Die mittlere inhibitorische Konzentration (IC₅₀) von I-C lag in Calu-3-Zellen bei∼0,1µg/ml und war bei allen getesteten SARS-CoV-2-Varianten vergleichbar, was auf eine effiziente Inhibition der Virusreplikation unabhängig von der jeweiligen Variante hindeutet.¹⁴

Darüber hinaus zeigte Iota-Carrageenan im Vergleich zu Lambda- und Kappa-Carrageenan eine mindestens 10-fach höhere antivirale Wirksamkeit.¹⁴ Unabhängig von uns konnte die antitvirale Wirksamkeit von I-C nach Infektion von primären differenzierten humanen Atemwegsepithel-Kulturen von einer anderen Arbeitsgruppe bestätigt werden.¹⁵

In einer Ex-vivo-Studie wurde von uns die antivirale Aktivität von I-C im humanen Speichel getestet. Dabei wurde zunächst die I-C-Konzentration im Speichel von Probanden bestimmt, die zuvor I-C-haltige Pastillen verabreicht bekommen hatten. Daraufhin wurde die antivirale Aktivität der I-C im Speichel der Probanden mittels Replikationsstudien in vitro untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass die Speichelkonzentration von I-C die benötigte Konzentration zur Hemmung der Virusreplikation von SARS-CoV-2 um das 60-Fache überstieg.¹⁶

Klinische Studien zur antiviralen Wirkung von I-C

Eine klinische Studie aus Argentinien untersuchte den präventiven Effekt einesI-C-haltigen Nasensprays in Kombination mit Ivermectin bei Krankenhauspersonal mit Kontakt zu Covid-19-Patienten.Während 25 der 92 Probanden der Kontrollgruppe eine nachgewiesene SARS-CoV-2-Infektion bekamen, betrug die Anzahl an Infizierten in der Studiengruppe lediglich 4 von 113 Probanden.Auch verliefen die Symptome der Studiengruppe milder als die der Kontrollgruppe (p<0,05).¹⁷

Außerdem wurde in einer weiteren NIH-guided multizentrischen, randomisierten, doppelblinden klinischen Studie gezeigt, dass bereits der alleinige Einsatz von I-C-haltigem Nasenspray eine prophylaktische Wirksamkeit bei der Vorbeugung von SARS-CoV-2-Infektionen bei Mitarbeitern des Gesundheitswesens aufweist, die engen Kontakt zu Patienten mit Covid-19 hatten und diese behandelten. Die Studienergebnisse ergaben eine relative Reduktion des Risikos für eine SARS-CoV-2-Infektion von 80% nach der Applikation des I-C-haltigen Nasensprays, welches dreimal täglich verabreicht wurde.¹⁸

Zusätzlich laufen zurzeit im Vereinigten Königreich und in Österreich weitere klinische Studien mit Covid-19-Patienten, bei denen sowohl die prophylaktische als auch die therapeutische Wirkung von I-C als Inhalationsmittel untersucht werden.

Darüber hinaus hat sich schon vor der SARS-CoV-2-Pandemie die Behandlung von anderen Virusinfektionen der Atemwege mit I-C-Nasenspray in fünf randomisierten, doppelblinden, placebokontrollierten klinischen Studien mit mehr als 600 Kindern und Erwachsenen als sicher und wirksam erwiesen. Die therapeutische Anwendung eines I-C-Nasensprays reduzierte die Viruslast, was sich auch klinisch durch eine Verringerung der Schwere und Dauer der Symptome sowie der Anzahl der Rückfälle in der Verumgruppe zeigte.^8–12

Empfehlung in der Krankenhaushygiene

Im Dezember 2020 empfahl die Deutsche Gesellschaft für Krankenhaushygiene neben herkömmlichen Präventionsmethoden wie Händehygiene, Abstandsrichtlinien und dem Tragen von Mund-Nasen-Schutz den präventiven Einsatz von I-C enthaltendem Nasenspray für alle Mitarbeiter von Kliniken. Dieser Empfehlung folgte kurze Zeit später auch die Österreichische Gesellschaft für Hygiene, und dies wurde 2021 bekräftigt.¹⁹

Fazit

Die präklinischen und klinischen Daten deuten stark darauf hin, dass I-C eine breite und vergleichbare virusblockierende Aktivität gegen alle Virusvarianten von SARS-CoV-2 einschließlich der Omikron-Variante aufweist. Somit können diese seit mehreren Jahren klinisch geprüften und zugelassenen Nasen-/Rachensprays und Lutschtabletten therapeutisch und auch präventiv als erste Verteidigungslinie angewandt werden – unabhängig von der Virusvariante. Darüber hinaus hat I-C das Potenzial, ohne nennenswerte Nebenwirkungen auchgegen viele andere respiratorische virale Infektionen einen wirksamen Schutz zu bieten.

Es stellt sich als Konsequenz somit als mögliches Anwendungsgebiet für I-C-haltige Nasensprays die Prävention von Infektionen mit SARS-CoV-2 und sämtlichen anderen respiratorischen Viren bei Risikobegegnungen dar. Dies inkludiert den Kontakt bei großen Menschenansammlungen, Zusammenkünfte immunsupprimierter Patienten, die Anwendung vor und bei geplanten Krankenhausaufenthalten. Auch die Präsenz in geschlossenen Räumen wie Theatern, Schulen und Flugzeugen könnte durch die Applikation von I-C-haltigen Nasensprays sicherer gemacht werden. Und nicht zuletzt wird die Applikation auch bei bereits bestehenden Symptomen einer SARS-CoV-2-Infektion empfohlen, wobei hier darauf zu achten ist, dass das Spray bereits möglichst am Beginn der Infektion eingesetzt werden sollte.

Literatur: