Nanoskalowe struktury z DNA mogą wyłapywać wirusy, unieszkodliwiając je.
Osoby, które śledziły w ostatnich latach doniesienia dotyczące oporności na antybiotyki, z pewnością dobrze wiedzą, że antybiotyki zwalczają bakterie, a nie wirusy. Jak zatem leczy się choroby wirusowe? Prawda jest taka, że brak jest skutecznych metod leczenia większości zakażeń wirusowych. To właśnie stara się zmienić zespół naukowców z Niemiec i Stanów Zjednoczonych przy użyciu swojej nowej strategii leczenia.
Wspierani przez finansowane ze środków UE projekty VIROFIGHT i DNA ORIGAMI MOTORS naukowcy opracowali nanoskalowe struktury z DNA, które zatrzymują wirusy i powstrzymują je przed oddziaływaniem na komórki gospodarza. Metoda stosowana do neutralizacji wirusów nazywa się metodą DNA origami. Polega ona na składaniu DNA w celu stworzenia trójwymiarowych kształtów w nanoskali. Wyniki badania zostały opublikowane w czasopiśmie „Nature Materials”.
Nanoskalowe pułapki na wirusy są w kształcie dwudziestościanu składającego się z dwudziestu trójkątnych powierzchni. Cząsteczki wyściełające wnętrze tych kształtów wiążą się z wirusami, co pomaga im zatrzymać wirusa. Zespół badawczy zmieniał punkty wiązania na krawędziach trójkątnych powierzchni, aby stworzyć zamknięte, puste kule i kule z otworami, czyli półstruktury. „Nawet zwykła półstruktura o odpowiednim rozmiarze wykazuje wymierne zmniejszenie aktywności wirusa”, zauważył główny autor badania prof. dr Hendrik Dietz z Uniwersytetu Technicznego w Monachium (TUM) w komunikacie prasowym zamieszczonym na stronie internetowej uniwersytetu. „Jeśli umieścimy wewnątrz pięć miejsc wiążących wirusy, na przykład odpowiednie przeciwciała, możemy ograniczyć aktywność wirusa już o 80 procent. Jeśli dodamy ich więcej, całkowicie go zablokujemy”.Dzięki testom przeprowadzonym na kulturach komórkowych z użyciem surowicy mysiej, komórek ludzkich i wirusów, naukowcy odkryli, że ich pułapki były w stanie skutecznie wychwytywać wirusy, zanim zdołały się one związać z komórkami ludzkimi. Nanostruktury DNA pozostawały stabilne w surowicy myszy przez 24 godziny i wychwytywały 2 typy wirusów: adenowirusy i wirusy zapalenia wątroby typu B, powstrzymując je przed zakażeniem ludzkich komórek w surowicy. „Jesteśmy bardzo pewni, że materiał ten będzie również dobrze tolerowany przez organizm ludzki”, stwierdził prof. dr Dietz.
Współautorka badania, prof. dr Ulrike Protzer, również z TUM, wyjaśniła, czym różnią się metody leczenia bakterii i wirusów. „U bakterii występuje metabolizm. Możemy je atakować na różne sposoby”, zauważyła. „Wirusy, z kolei, nie mają własnych układów metabolicznych, dlatego leki przeciwwirusowe są prawie zawsze skierowane przeciwko konkretnemu enzymowi w danym wirusie. Takie prace wymagają czasu. Jeśli uda się zrealizować pomysł prostej, mechanicznej eliminacji wirusów, metoda ta będzie miała szerokie zastosowanie, a tym samym będzie ważnym przełomem, zwłaszcza pod kątem nowo pojawiających się wirusów”.
Według prof. dr Dietza, technologia ta otwiera drogę do innych zastosowań medycznych. „Można by ją również wykorzystać jako wielowartościowy nośnik antygenów na potrzeby szczepień, jako nośnik DNA lub RNA do terapii genowej lub jako nośnik do leków”, mówi. Następnie zespół zamierza przetestować pułapki na wirusa w organizmach żywych myszy.
TUM jest koordynatorem projektów VIROFIGHT (General-purpose virus-neutralizing engulfing shells with modular target-specificity) oraz DNA ORIGAMI MOTORS (Constructing and powering nanoscale DNA origami motors). Pierwszy z nich zakończy się w 2024 roku, a drugi w 2022 roku.
Więcej informacji:
poleca:
