Ett tvärvetenskapligt team av forskare från KU Leuven i Belgien har utvecklat en ny teknik för att undersöka hur proteiner interagerar med varandra på nivån av en enda HIV-viruspartikel. Tekniken gör det möjligt för forskare att studera det livshotande viruset i detalj och gör screening av potentiella anti-HIV-läkemedel snabbare och mer effektiv. Tekniken kan också användas för att studera andra sjukdomar.

Att förstå hur det mänskliga immunbristviruset (HIV) reproducerar sig självt är avgörande i ansträngningen att bekämpa sjukdomen. När man kommer in i blodomloppet, HIV-viruspartiklar, eller virioner, "highjacka" individuella immunceller. Virion binder till och penetrerar sedan immuncellen. Väl inne, virionen omprogrammerar immuncellens genetiska material för att producera fler HIV-virioner. På det här sättet, HIV inaktiverar de sjukdomsbekämpande "livvakterna" i vårt blod och förvandlar dem till avelsmaskiner för nya HIV-virioner.

Integrase spelar en nyckelroll genom hela denna process:"Integrase är HIV-proteinet som gör att det genetiska materialet i HIV länkar till det från den kapade cellen. Det säkerställer programmeringen av den mänskliga cellen vid infektion. I vår studie, vi ville spåra integras under de olika stadierna av infektion, " förklarar postdoktor Jelle Hendrix (Kemiska institutionen). Utmaningen är att göra detta på samma nivå som en virion:"HIV har flera sätt att göra samma sak. Detta är fallet för cellpenetration, till exempel. Så det är verkligen användbart att kunna se exakt hur de individuella HIV-virionerna beter sig."

För att uppnå detta, forskarna använde enkelmolekylär fluorescensavbildning. De konstruerade en genetiskt modifierad HIV-virion som var kapabel att infektera cellen men oförmögen att reproducera inuti den. Virionet programmerades för att producera en fluorescerande form av integras. "Detta gjorde det möjligt för oss att undersöka interaktionerna mellan det fluorescerande integraset under ljusmikroskopet både in vitro i en enskild HIV-virion såväl som i en mänsklig cell infekterad med den."

"Vi använde sedan tekniken för att studera både kliniskt godkända och nyutvecklade hiv-hämmare. Vissa av dessa läkemedel ansågs påverka interaktionen mellan integraspartiklar. Med vår nya teknik, vi kunde observera att detta verkligen var fallet."

"Det finns redan några dussin mediciner tillgängliga för HIV, men ytterligare forskning är nödvändig. Närhelst HIV förökar sig genom att kapa en immuncell, det finns risk för mutation, och det finns ingen garanti för att ett HIV-läkemedel kommer att kunna hantera den mutationen. En medicin kanske inte är lika effektiv under loppet av en patients livstid. Dessutom, nuvarande HIV-läkemedel är mycket dyra. Därav vikten av att snabbt och effektivt kunna testa anti-HIV-läkemedel."

Den goda nyheten är att denna nya teknik kan tillämpas brett:"Det kan verka förvånande, men vi kan också använda en genetiskt modifierad version av ett farligt virus för att undersöka andra patogener. Väsentligen, vi har skapat ett nanoprovrör av en HIV-virion, inuti vilken proteininteraktioner kan studeras. I princip, vi kan göra vilket protein som helst fluorescerande, vara det från HIV, från en annan sjukdom eller från en mänsklig cell."

"Forskare har studerat proteininteraktioner under en tid, men att studera dem på nivån av en enda viral partikel var inte möjligt förrän nu, " säger Jelle Hendrix. Vår teknik gör det möjligt för forskare att snabbt testa många molekyler – potentiella mediciner – för många sjukdomar med minimalt material. I framtida forskning, vi kommer att använda tekniken för att studera integrerade proteiner från andra virus."