Forskare vid universiteten i Wageningen, Eindhoven, Leiden och Nijmegen har utvecklat ett syntetiskt virus. Detta kan användas i framtiden för att "paketera" nya generationer av läkemedel som består av stora biomolekyler och för att leverera dem till sjuka celler, genom en naturlig process. Prof.dr.ir. Paul van der Schoot vid TU/e ​​ansvarade för den teoretiska grundforskningen. Resultaten bekräftar också att han har löst en trettio år gammal fråga. Verket publicerades i söndags kl Naturens nanoteknik .

Nya typer av läkemedel består av stora biomolekyler som DNA och RNA. Att leverera dessa till sjuka celler är utmanande. Till exempel är DNA i sig oförmöget att tränga in i celler, och bryts snabbt ner. Det är därför naturliga virus som har gjorts ofarliga används för att leverera dessa läkemedel. Virus kan effektivt tränga in i celler, men processen att göra naturliga virus ofarliga har ännu inte fulländats. Forskare letar därför efter alternativ.

Trettio år

Forskningen publicerad i Naturens nanoteknik bygger på en teoretisk modell som beskriver hur tobaksmosaikviruset produceras. Paul van der Schoot (avdelningen för tillämpad fysik) utvecklade nyligen denna modell tillsammans med dr. Daniela Kraft från Leiden University. Van der Schoot använde mätdata från bildandet av detta virus, vilket hade förblivit oförklarat under de senaste trettio åren.

Enzymatack

Ett virus består alltid av genetiskt material (DNA eller RNA), inkapslad i ett skikt av protein. Dessa gör att virus kan komma in i cellerna. Saknade delar av det genetiska materialet är dödliga för denna process eftersom de tillåter enzymer att attackera materialet. I sin modell lade Van der Schoot till en viktig saknad länk till den befintliga förståelsen av hur RNA från tobaksmosaikviruset samlar en omgivande proteinhölje.

Bevis

Denna felande länk kallas allosterisk reglering, och gör det möjligt för proteiner att hjälpa varandra att binda till RNA:t. "Det är svårt för det första proteinet att binda", förklarar Van der Schoot. "Men den första hjälper den andra, och den andra hjälper den tredje, och så vidare." Han använde denna teoretiska förståelse tillsammans med Renko de Vries från Wageningen UR för att skriva ett forskningsförslag för förpackning av en DNA-liknande molekyl. Detta gjorde det möjligt för dem att utveckla nya "förpackningsproteiner"-baser på teorin. Faktum att detta gav önskat resultat är viktigt för läkemedel för att korrigera genetiska defekter, till exempel. Det bevisar också Van der Schoots teoretiska modell. TU/e-doktoranden Saber Naderi doktorerade tidigare i år på denna forskning.

Nanometer

Det finns också en annan Eindhoven-aspekt till den här historien:TU/e-forskaren Nico Sommerdijk kunde klargöra förpackningsprocessen. Detta sker på nanometerskala, så det kräver användning av universitetets cryoTEM-mikroskop.

Jästceller

Proteinerna som byggts av forskarna är inspirerade av naturliga proteiner som de som finns i siden och kollagen; proteinsegment med en enkel struktur. För att "producera" dessa proteiner använde de jästcellernas naturliga maskineri. När de syntetiska virusproteinerna blandas med DNA täcks de spontant med ett starkt skyddande proteinhölje runt varje DNA-molekyl, producerar "syntetiska virus".

Forskarna förväntar sig att den höga grad av precision med vilken proteinerna "paketerar" DNA-molekylerna erbjuder många möjligheter att införliva andra egenskaper hos virus. Dessa kan i framtiden leda till säkra och effektiva sätt att leverera nya generationens läkemedel, speciellt inom genterapi. Dessutom, de syntetiska virusen kan i framtiden komma att vidareutvecklas för de många andra tillämpningar som virus redan används för inom bio- och nanoteknik.