Syntetisk virus udviklet til at levere en ny generation af medicin

Forskere ved universiteterne i Wageningen, Eindhoven, Leiden og Nijmegen har udviklet en syntetisk virus. Dette kan bruges i fremtiden til at 'pakke' nye generationer af medicin bestående af store biomolekyler og til at levere dem til syge celler, ved en naturlig proces. Prof.dr.ir. Paul van der Schoot ved TU/e ​​stod for den teoretiske grundforskning. Resultaterne bekræfter også, at han har løst et tredive år gammelt spørgsmål. Værket blev offentliggjort sidste søndag i Natur nanoteknologi .

Nye typer medicin består af store biomolekyler som DNA og RNA. At levere disse til syge celler er udfordrende. For eksempel er DNA i sagens natur ude af stand til at trænge ind i celler, og nedbrydes hurtigt. Dette er grunden til, at naturlige vira, der er blevet gjort uskadelige, bruges til at levere disse lægemidler. Virus kan effektivt trænge ind i celler, men processen med at gøre naturlige vira harmløse er endnu ikke blevet perfektioneret. Forskere leder derfor efter alternativer.

Tredive år

Forskningen offentliggjort i Natur nanoteknologi er baseret på en teoretisk model, der beskriver, hvordan tobaksmosaikvirussen er produceret. Paul van der Schoot (Anvendt Fysik afdeling) udviklede for nylig denne model sammen med dr. Daniela Kraft fra Leiden Universitet. Van der Schoot brugte måledata fra dannelsen af ​​denne virus, som var forblevet uforklaret i de sidste tredive år.

Enzym angreb

En virus består altid af genetisk materiale (DNA eller RNA), indkapslet i et lag protein. Disse gør det muligt for vira at trænge ind i cellerne. Manglende dele af arvematerialet er dødeligt for denne proces, fordi de tillader enzymer at angribe materialet. I sin model tilføjede Van der Schoot et vital missing link til den eksisterende forståelse af, hvordan RNA'et fra tobaksmosaikvirusset opsamler en omgivende proteinkappe.

Bevis

Dette manglende led kaldes allosterisk regulering, og gør det muligt for proteiner at hjælpe hinanden med at binde sig til RNA'et. "Det er svært for det første protein at binde sig", forklarer Van der Schoot. "Men den første hjælper den anden, og den anden hjælper den tredje, og så videre." Han brugte denne teoretiske forståelse sammen med Renko de Vries fra Wageningen UR til at skrive et forskningsforslag til pakning af et DNA-lignende molekyle. Dette gjorde det muligt for dem at udvikle nye 'pakkeproteiner'-baser på teorien. Faktum at dette gav det ønskede resultat er vigtigt for medicin til at rette genetiske defekter, for eksempel. Det beviser også Van der Schoots teoretiske model. TU/e-ph.d.-kandidat Saber Naderi fik sin doktorgrad tidligere på året på denne forskning.

Nanometer

Der er også et andet Eindhoven-aspekt ved denne historie:TU/e-forsker Nico Sommerdijk var i stand til at afklare emballeringsprocessen. Dette foregår på en nanometerskala, så det kræver brug af universitetets cryoTEM-mikroskop.

Gærceller

Proteinerne bygget af forskerne er inspireret af naturlige proteiner som dem, der findes i silke og kollagen; proteinsegmenter med en simpel struktur. For at 'producere' disse proteiner brugte de gærcellernes naturlige maskineri. Når de syntetiske virusproteiner blandes med DNA, dækkes de spontant med et stærkt beskyttende proteinlag omkring hvert DNA-molekyle, producerer 'syntetiske vira'.

Forskerne forventer, at den høje grad af præcision, som proteinerne 'pakker' DNA-molekylerne med, giver talrige muligheder for at inkorporere andre egenskaber ved vira. Disse kan i fremtiden føre til sikre og effektive måder at levere den nye generation af medicin på, især inden for genterapi. Ud over, de syntetiske vira kan i fremtiden blive videreudviklet til de mange andre applikationer, som vira allerede bruges til i bio- og nanoteknologi.