Ny teknik sporer proteiner i en enkelt HIV-partikel

Et tværfagligt team af videnskabsmænd fra KU Leuven i Belgien har udviklet en ny teknik til at undersøge, hvordan proteiner interagerer med hinanden på niveau med en enkelt HIV-viruspartikel. Teknikken gør det muligt for forskere at studere den livstruende virus i detaljer og gør screening af potentielle anti-HIV-lægemidler hurtigere og mere effektiv. Teknikken kan også bruges til at studere andre sygdomme.

At forstå, hvordan det humane immundefektvirus (HIV) reproducerer sig selv, er afgørende i bestræbelserne på at bekæmpe sygdommen. Når man kommer ind i blodbanen, HIV virale partikler, eller virioner, 'highjack' individuelle immunceller. Virionet binder sig til og trænger derefter ind i immuncellen. En gang indenfor, virion omprogrammerer immuncellens genetiske materiale til at producere flere HIV-virioner. På denne måde HIV deaktiverer de sygdomsbekæmpende 'livvagter' i vores blod og gør dem til avlsmaskiner for nye HIV-virioner.

Integrase spiller en nøglerolle gennem hele denne proces:"Integrase er HIV-proteinet, der får det genetiske materiale af HIV til at linke til det fra den kaprede celle. Det sikrer programmeringen af ​​den menneskelige celle ved infektion. I vores undersøgelse, vi ønskede at spore integrase under de forskellige stadier af infektion, " forklarer postdoc Jelle Hendrix (Kemisk Institut). Udfordringen er at gøre dette på niveau med en enkelt virion:"HIV har flere måder at gøre det samme på. Dette er tilfældet for cellepenetration, for eksempel. Så det er bestemt nyttigt at kunne se præcis, hvordan de enkelte HIV-virioner opfører sig."

For at opnå dette, forskerne brugte enkeltmolekyle fluorescensbilleddannelse. De konstruerede en genetisk modificeret HIV-virion, der var i stand til at inficere cellen, men ude af stand til at reproducere inde i den. Virionet blev programmeret til at producere en fluorescerende form for integrase. "Dette gjorde det muligt for os at undersøge interaktionerne af den fluorescerende integrase under lysmikroskopet både in vitro i en enkelt HIV-virion såvel som i en menneskelig celle inficeret med den."

"Derefter brugte vi teknikken til at studere både klinisk godkendte og nyudviklede HIV-hæmmere. Nogle af disse lægemidler mentes at påvirke interaktionen mellem integrasepartikler. Med vores nye teknik, vi kunne konstatere, at dette faktisk var tilfældet."

"Der er allerede et par dusin medicin tilgængelige for HIV, men yderligere forskning er afgørende. Hver gang HIV formerer sig ved at kapre en immuncelle, der er en chance for mutation, og der er ingen garanti for, at et HIV-lægemiddel vil være i stand til at håndtere den mutation. En medicin er muligvis ikke så effektiv i løbet af en patients levetid. I øvrigt, nuværende HIV-medicin er meget dyre. Derfor er det vigtigt at være i stand til at teste anti-HIV-medicin hurtigt og effektivt."

Den gode nyhed er, at denne nye teknik kan anvendes bredt:"Det kan virke overraskende, men vi kan også bruge en genetisk modificeret version af en farlig virus til at undersøge andre patogener. I det væsentlige, vi har lavet et nano-reagensglas ud af en HIV-virion, inden for hvilket proteininteraktioner kan studeres. I princippet, vi kan gøre ethvert protein fluorescerende, det være sig fra HIV, fra en anden sygdom eller fra en menneskelig celle."

"Forskere har studeret proteininteraktioner i nogen tid, men at studere dem på niveau med en enkelt viral partikel var ikke muligt indtil nu, " siger Jelle Hendrix. Vores teknik gør det muligt for forskere hurtigt at teste mange molekyler – potentielle lægemidler – for mange sygdomme ved brug af minimalt materiale. I fremtidig forskning, vi vil bruge teknikken til at studere integraseproteiner fra andre vira."