(PhysOrg.com) - Forskare från National Institute of Standards and Technology och Weill Cornell Medical College har designat konstgjorda "protoceller" som kan locka, fånga in och inaktivera en klass av dödliga mänskliga virus – tänk på lockbeten med tänder. Tekniken erbjuder ett nytt forskningsverktyg som kan användas för att i detalj studera mekanismen genom vilken virus attackerar celler, och kan till och med bli grunden för en ny klass av antivirala läkemedel.
En ny artikel* beskriver hur de nya artificiella cellerna uppnådde en framgångsgrad på nästan 100 procent i att inaktivera experimentella analoger av Nipah- och Hendra-virus, två framväxande henipavirus som kan orsaka dödlig encefalit (inflammation i hjärnan) hos människor.
"Vi kallar dem ofta honungskruk-protoceller, " säger NIST-materialforskaren David LaVan, "Ledet, det oemotståndligt söta betet som du kan använda för att fånga något."
Henipavirus, LaVan förklarar, tillhör en bred klass av mänskliga patogener - andra exempel inkluderar parainfluensa, respiratoriskt synkytialt virus, påssjuka och mässling – kallade höljesvirus eftersom de är omgivna av ett tvåskikts lipidmembran som liknar det som omsluter djurceller. Ett par proteiner inbäddade i detta membran verkar tillsammans för att infektera värdceller. Ett, det så kallade "G"-proteinet, fungerar som en spotter, känner igen och binder till ett specifikt "receptor"-protein på ytan av målcellen.
G-proteinet signalerar sedan "F"-proteinet, förklarar LaVan, även om den exakta mekanismen inte är väl förstådd. "F-proteinet tuppar som en fjäder, och när det väl kommer tillräckligt nära, skjuter sin harpun, som penetrerar cellens dubbelskikt och låter viruset dra sig in i cellen. Då smälter membranen och nyttolasten kan levereras in i cellen och ta över." Det kan bara göra det en gång, dock.
"Honey Pot"-protocellerna har en kärna av nanoporös kiseldioxid - inert men ger strukturell styrka - insvept i ett lipidmembran som en normal cell. I detta membran inbäddade forskargruppen bete, proteinet Efrin-B2, ett känt mål för henipavirus. För att testa det, de exponerade protocellerna för experimentella analoger av henipavirus som utvecklats vid Weill Cornell. Analogerna är nästan identiska med henipavirus på utsidan, men istället för henipaviralt RNA, de bär genomet av ett icke-patogent virus som är konstruerat för att uttrycka ett fluorescerande protein vid infektion. Detta möjliggör räkning och visualisering av infekterade celler.
I kontrollerade experiment, teamet visade att protocellerna är otroligt effektiva lockbeten, i huvudsak rensa en testlösning från aktiva virus, mätt genom att använda det fluorescerande proteinet för att bestämma hur många normala celler som är infekterade av de återstående virusen.
Den omedelbara fördelen, LaVan säger, är ett kraftfullt forskningsverktyg för att studera hur höljevirus fungerar. "Det här är ett trevligt system för att studera den här sortens koreografi mellan ett virus och en cell, vilket har varit väldigt svårt att studera. En normal cell kommer att ha tiotusentals membranproteiner. Du kanske studerar den här, men det kanske är en av de andra som verkligen påverkar ditt experiment. Du reducerar denna väsentligen omöjligt komplicerade naturliga cell till ett mycket rent system, så du kan nu variera parametrarna och försöka ta reda på hur du kan lura virusen."
I det långa loppet, säger forskarna, honungskrukans protoceller kan bli en helt ny klass av antivirala läkemedel. Virus, de påpekar, är ökända för att snabbt utvecklas till att bli resistenta mot droger, men eftersom honungskrukorna använder virusets grundläggande infektionsmekanism, vilket virus som helst som utvecklats för att undvika dem skulle sannolikt också vara mindre effektivt för att infektera normala celler.
