Simuleringer af, hvordan en virus pakker sit genetiske materiale, kan hjælpe med at designe nanocontainere, der bruges til levering af lægemidler

Vira er teknisk set ikke levende, men de er i stand til at inficere levende organismer og replikere sig selv. Som en del af denne replikationsproces skal de pakke deres genetiske materiale ind i en proteinkappe kaldet en capsid. Måden, hvorpå denne pakning opstår, er afgørende for virussens evne til at inficere celler og sprede sig. Det er derfor vigtigt at forstå denne proces for at udvikle antivirale behandlinger.

Molekylære simuleringer, såsom dem, der udføres ved hjælp af LAMMPS-softwarepakken, kan give værdifuld indsigt i kapsidsamlingsprocessen. Disse simuleringer kan modellere interaktionerne mellem capsidproteinerne og det genetiske materiale, såvel som de strukturelle ændringer, der opstår under samling. Disse oplysninger kan hjælpe forskere med at identificere potentielle mål for antivirale lægemidler og til at designe nanocontainere, der efterligner virussens pakkemekanisme til lægemiddellevering.

Et eksempel på, hvordan simuleringer er blevet brugt til at studere kapsidsamling, er en undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications i 2018. I denne undersøgelse brugte forskere LAMMPS til at simulere selvsamlingen af ​​kapsiden af ​​det humane papillomavirus (HPV). Simuleringerne afslørede de strukturelle detaljer i capsidsamlingsprocessen og identificerede nøgleinteraktioner mellem capsidproteinerne. Disse oplysninger kan bruges til at designe lægemidler, der er rettet mod disse interaktioner og forhindrer virussen i at replikere.

Et andet eksempel er en undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet ACS Nano i 2019. I dette studie brugte forskere LAMMPS til at simulere selvsamlingen af ​​en nanobeholder inspireret af kapsiden af ​​cowpea mosaic virus (CPMV). Simuleringerne viste, at nanocontaineren med succes kunne pakke og levere et lægemiddelmolekyle til kræftceller. Denne undersøgelse demonstrerer, hvordan simuleringer kan bruges til at designe nanocontainere til lægemiddellevering, der efterligner de effektive pakkemekanismer af vira.

Sammenfattende kan simuleringer af viruscapsid-samling give værdifuld indsigt i replikationsprocessen af ​​vira og hjælpe med at identificere mål for antivirale lægemidler. Disse simuleringer kan også bruges til at designe nanocontainere til lægemiddellevering, der efterligner virussens effektive pakkemekanismer.