Pułapki na wirusy: nowa technologia antywirusowa

Żaden lek nie jest skuteczny w przypadku większości infekcji wirusowych. Dlatego niemiecki zespół badawczy stosuje inne podejścia, aby unieszkodliwić patogeny. Specjalne zagłębienia wykonane z materiału DNA mają łapać wirusy jak w klatce.

Naukowcy z Politechniki Monachijskiej (TUM), Helmholtz Zentrum München i Brandeis University (USA) prezentują zupełnie nową strategię antywirusową. Za pomocą specjalnie zaprojektowanych nanokapsułek wykonanych z materiału genetycznego wirusy są wychwytywane i unieszkodliwiane. Metoda została już z powodzeniem przetestowana na wirusach zapalenia wątroby i adenowirusów. Według grupy roboczej metoda może być również stosowana przeciwko koronawirusom. Wyniki badań można przeczytać w słynnym magazynie specjalistycznymmateriały natury„.

Nie jest to uniwersalna broń przeciwko wirusom

Niebezpieczne bakterie można zwykle dobrze leczyć antybiotykami – niezależnie od zwiększonej odporności. Nie ma czegoś takiego jak broń uniwersalna zawierająca wirusy. Szczepienia mogą chronić przed niektórymi rodzajami infekcji wirusowych. Badania, produkcja i testowanie takich szczepionek są nadal kosztowne i czasochłonne.

Origami wykonane z DNA

Dlatego zespół badawczy zbadał zupełnie nową zasadę działania antywirusa. Naukowcy opracowali nanostruktury DNA, które mogą wychwytywać wirusy i unieszkodliwiać je. W tym celu grupa robocza zastosowała technikę znaną jako origami DNA.

Badania z 1962 roku jako podstawa

Podstawy wdrożenia sięgają roku 1962. Biolog Donald Caspar i biofizyk Aaron Klug odkryli zasady inżynieryjne, na których zbudowane są białkowe powłoki wirusów. W oparciu o te specyfikacje naukowcy zaprojektowali sztuczne puste ciało wielkości wirusa w ramach obecnego badania.

Opracował pierwszą pułapkę na wirusy

Latem 2019 roku zespół badawczy wpadł na pomysł wyłożenia tych pustych ciał miejscami wiązania wirusów. Zgodnie z zasadą wirusy powinny wiązać się z pustym ciałem, a tym samym zostać wycofane z krążenia. W tym celu wydrążone korpusy muszą mieć wystarczająco duże otwory, aby wirus mógł dostać się do wydrążonego korpusu.

„Żadna z rzeczy, które do tej pory zbudowaliśmy przy użyciu technologii origami DNA, nie była w stanie bezpiecznie pomieścić całego wirusa – były po prostu za małe” – powiedział później Hendrik Dietz z zespołu badawczego. Budowanie stabilnych pustych korpusów tej wielkości stanowiło duże wyzwanie dla grupy roboczej.

Samomontująca konstrukcja nano

Ostatecznie zespół zdecydował się zbudować wydrążony korpus z trójkątnych powierzchni w oparciu o zasadę dwudziestościanu. Poszczególne trójkątne boki zbudowane są z materiału genetycznego. Cechą szczególną jest to, że skośne boki poszczególnych trójkątnych powierzchni są zaprojektowane ze specjalnymi punktami mocowania, dzięki czemu konstrukcję można samodzielnie złożyć w pożądany kształt. Wnęka w środku jest wystarczająco duża, aby pomieścić wirusy.

„W ten sposób możemy teraz zaprogramować kształt i rozmiar pożądanych obiektów, korzystając z dokładnego kształtu trójkątnych płytek” – potwierdza Dietz. Zespół może teraz tworzyć nanoobiekty z maksymalnie 180 podjednostkami.

zestaw do budowy nano

Zmieniając punkty mocowania na krawędziach trójkątów, można tworzyć nie tylko zamknięte puste kule, ale także otwarte kule lub półskorupy. Te kształty są odpowiednie jako pułapki na wirusy.

Wnętrze tych kształtów jest wyłożone specjalnymi cząsteczkami związanymi z wirusami, które atakują określone wirusy. Wirusy rozpoznają te miejsca wiązania, dokują do pułapki wirusowej i od teraz.

Pierwsze testy na wyłapanie wirusa

We współpracy z badaczami pod kierownictwem profesor Ulrike Prützer, kierownika Instytutu Wirusologii w TUM i dyrektora Instytutu Wirusologii w Centrum Helmholtza w Monachium, zespół badawczy przetestował pułapki na wirusy związane z adenowirusami i rdzeniami zapalenia wątroby. wirus b.

Pułapka na wirusy skutecznie blokowała wirusy

„Nawet prosta połowa koperty o odpowiednim rozmiarze wykazuje wymierne zmniejszenie aktywności wirusa” – mówi Dietz. Dzięki pięciu stronom łączącym w pułapkach na wirusy 80 procent wirusów zostało zablokowanych w testach. Wzrost miejsc wiążących prowadzi do całkowitego zablokowania.

Naukowcy spodziewają się, że nanocząsteczki pozostaną stabilne przez około 24 godziny. Następnym krokiem jest przetestowanie pułapek na wirusy na żywych myszach. „Jesteśmy bardzo pewni, że ta substancja będzie dobrze tolerowana przez ludzki organizm” – potwierdza Dietz.

Dlaczego trudniej jest zwalczać wirusy niż bakterie?

„Bakterie mają metabolizm” – dodaje profesor Protzer. Oferują ofensywne powierzchnie na różne sposoby. Wirusy tego nie będą miały. Dlatego leki przeciwwirusowe będą skierowane prawie wyłącznie przeciwko określonemu enzymowi pojedynczego wirusa. Dlatego opracowanie takich leków zajmuje dużo czasu.

Mechanicznie zabija wirusy

Protzer wyjaśnia korzyści płynące z tej technologii: „Gdyby udało się zrealizować pomysł mechanicznego eliminowania wirusów, miałby on szerokie zastosowanie, a tym samym byłby ważnym postępem, zwłaszcza w przypadku nowo pojawiających się wirusów”.

Biologiczna masowa produkcja pułapek na wirusy

Surowce do pułapek na wirusy mogą być masowo produkowane za pomocą biotechnologii po przystępnej cenie. Dietz podsumowuje: „Oprócz proponowanej aplikacji jako pułapki na wirusy, nasz programowalny system oferuje również inne opcje”. Można sobie wyobrazić na przykład wykorzystanie ciała jako nośnika do transportu szczepionek lub substancji czynnych. (FP)