Die pandemische Verbreitung des SARS-CoV-2 führte einerseits zu einer weltweiten Anstrengung, mechanistisch basierte Therapeutika und Impfstoffe zu entwickeln, und andererseits zu der Suche nach der Bestimmung der Verbreiter und der Mechanismen der Übertragung. Melatonin, ein Multitasking-Molekül, orchestriert die Abwehrreaktionen, indem es den richtigen Aufbau, die Dauer und das Ausmaß der angeborenen Immunantworten ermöglicht.
Melatonin wird bei Bedarf von immunkompetenten Zellen und konstitutiv von residenten Makrophagen wie den Alveolarmakrophagen synthetisiert. Hier untersuchten wir, ob die Expression von Genen, die für die Virusinvasion und -infektion relevant sind, in Abhängigkeit von einem genetischen Index (MEL-Index) variiert, der die Kapazität der Lunge, Melatonin zu synthetisieren, schätzt. Eine COVID-19-Signatur, die sich aus 455 Genen von 288 menschlichen Lungen (GTEX, UCSD) zusammensetzt, wurde mit dem MEL-Index durch einen Pearson-Korrelationstest, eine Gensatz-Anreicherungsanalyse und ein Networking-Tool, das die Konnektivität zwischen den am stärksten exprimierten Genen integriert, korreliert, was uns erlaubt, denselben Gensatz unter verschiedenen Zuständen zu vergleichen. Die drei unabhängigen Verfahren weisen auf eine negative Beziehung zwischen MEL-Index und SARS-CoV-2-Infektion hin. Der Eintritt in epitheliale AT2-Zellen sollte durch eine positive Korrelation TMRPSS2 und eine negative Korrelation mit dem kodierenden Gen für Furin behindert werden, was auf eine dysfunktionale Verarbeitung im Virus-Spike hinweist. Darüber hinaus korreliert der MEL-Index auch negativ mit den Genen, die die Proteine des multimolekularen Rezeptorkomplexes CD147 kodieren, dem Einfallstor in Makrophagen und anderen Immunzellen.
Zusammenfassend eröffnet die Perspektive, dass Melatonin in der Lunge und den Atemwegen ein natürlicher Schutzfaktor sein könnte, neue epidemiologische und pharmakologische Perspektiven, da hohe MEL-Index-Scores prädiktiv für asymptomatische Träger sein könnten und nasal verabreichtes Melatonin die Entwicklung von präsymptomatischen Trägern verhindern könnte.