Brug af kunstige, cellelignende honningpotter til at fange dødelige vira

(PhysOrg.com) - Forskere fra National Institute of Standards and Technology og Weill Cornell Medical College har designet kunstige "protoceller", der kan lokke, fange og inaktivere en klasse af dødelige menneskelige vira – tænk på lokkefugle med tænder. Teknikken tilbyder et nyt forskningsværktøj, der kan bruges til at studere i detaljer den mekanisme, hvorved virus angriber celler, og kan endda blive grundlaget for en ny klasse af antivirale lægemidler.

Et nyt papir* beskriver, hvordan de nye kunstige celler opnåede en succesrate på næsten 100 procent i at deaktivere eksperimentelle analoger af Nipah- og Hendra-virus, to nye henipavira, der kan forårsage dødelig hjernebetændelse (betændelse i hjernen) hos mennesker.

"Vi kalder dem ofte honningkrukkeprotoceller, " siger NIST-materialeforsker David LaVan, "Lokken, den uimodståelige søde lokkemad, som du kan bruge til at fange noget."

Henipavirus, LaVan forklarer, tilhører en bred klasse af humane patogener - andre eksempler omfatter parainfluenza, respiratorisk syncytialvirus, fåresyge og mæslinger - kaldet indkapslede vira, fordi de er omgivet af en to-lags lipidmembran svarende til den, der omslutter dyreceller. Et par proteiner indlejret i denne membran virker sammen til at inficere værtsceller. En, det såkaldte "G"-protein, fungerer som spotter, genkende og binde til et specifikt "receptor"-protein på overfladen af ​​målcellen.

G-proteinet signalerer derefter "F"-proteinet, forklarer LaVan, selvom den nøjagtige mekanisme ikke er godt forstået. "F-proteinet haner som en fjeder, og når det kommer tæt nok på, affyrer sin harpun, som trænger ind i cellens dobbeltlag og tillader virussen at trække sig ind i cellen. Så smelter membranerne, og nyttelasten kan blive leveret ind i cellen og tage over." Det kan kun gøre det én gang, imidlertid.

"Honey Pot"-protocellerne har en kerne af nanoporøst silica - inert, men giver strukturel styrke - pakket ind i en lipidmembran som en normal celle. I denne membran indlejrede forskerholdet lokkemad, proteinet Ephrin-B2, et kendt mål for henipavirus. For at teste det, de udsatte protocellerne for eksperimentelle analoger af henipavira udviklet hos Weill Cornell. Analogerne er næsten identiske med henipavirus på ydersiden, men i stedet for henipaviralt RNA, de bærer genomet af en ikke-patogen virus, der er konstrueret til at udtrykke et fluorescerende protein ved infektion. Dette gør det muligt at tælle og visualisere inficerede celler.

I kontrollerede forsøg, holdet viste, at protocellerne er utroligt effektive lokkefugle, i det væsentlige rydde en testopløsning for aktive vira, som målt ved at bruge det fluorescerende protein til at bestemme, hvor mange normale celler der er inficeret af de resterende vira.

Den umiddelbare fordel, LaVan siger, er et kraftfuldt forskningsværktøj til at studere, hvordan kuvertvirus virker. "Dette er et godt system til at studere denne slags koreografi mellem en virus og en celle, hvilket har været meget svært at studere. En normal celle vil have titusindvis af membranproteiner. Du studerer måske denne, men måske er det en af ​​de andre, der virkelig påvirker dit eksperiment. Du reducerer denne i det væsentlige umuligt komplicerede naturlige celle til et meget rent system, så du kan nu variere parametrene og prøve at finde ud af, hvordan du kan snyde vira."

I det lange løb, siger forskerne, honningkrukke-protocellerne kan blive en helt ny klasse af antivirale lægemidler. Virus, de påpeger, er berygtet for hurtigt at udvikle sig til at blive resistente over for stoffer, men fordi honningpotterne bruger virussens grundlæggende infektionsmekanisme, enhver virus, der udviklede sig for at undgå dem, ville sandsynligvis også være mindre effektiv til at inficere normale celler.