Iš DNR pagamintos tuščiavidurės nanomedžiagos gali jas užkrėsti ir pakenkti

Iš vidaus susilyginę su prie viruso prisijungusiomis molekulėmis, nanodalelės – apvalkalai, pagaminti iš DNR medžiagos, tvirtai susijungia su virusu, taip jiems pakenkdami. Autorius: Elena-Marie Winner / Dieselap / Tomas

Iki šiol nėra veiksmingų antivirusinių vaistų nuo daugumos infekcijų. Miuncheno technikos universiteto (TUM) tarpžinybinė tyrimų grupė dabar sukūrė naują metodą: jie integruoja ir neutralizuoja virusus nanodalelėmis, pagamintomis iš genetinės medžiagos, naudojant skaitmeninę DNR. Ši strategija jau išbandyta prieš hepatitą ir su adenozinu susijusius virusus ląstelių kultūroje. Tai taip pat gali pasisekti nuo infekcijų.

Yra antibiotikų nuo kenksmingų bakterijų, tačiau nedaug antivirusinių vaistų ūminėms infekcijoms gydyti. Kai kurių infekcijų galima išvengti skiepijant, tačiau naujos vakcinos sukūrimas yra ilgas ir sunkus procesas.

Dabar tarpžinybinės tyrėjų grupės iš Maskvos technikos universiteto, Helmholtz Zentrum Miuncheno universiteto ir Brandeiso universiteto (JAV) dabar siūlo naują ūminių virusinių infekcijų gydymo strategiją: DNR generuojama energija, mūsų genų, galinčių užkrėsti virusus, blokai. ir jiems pakenkti.


Norint, kad DNR plokštė būtų surinkta į didesnę geometrinę struktūrą, kraštai turi būti šiek tiek suapvalinti. Teisingas tvirtinimo taškų pasirinkimas ir vieta ant kraštų užtikrina, kad plokštės savaime susirenka į norimą daiktą. Vaizdo įraše parodyta atviro nano apvalkalo 3D chromosomų rekonstrukcija. Autorius: Christian Gilded Lab / Tomas

DNR susidarymas

Dar prieš naujo pasaulio viruso mutaciją pagavus pasaulį, Miuncheno technikos universiteto Fizikos katedros biomedicinos profesorius Hendrikas Designas ir jo komanda dirbo prie viruso dydžio objekto. Susibūrė kartu.

1962 m. Biologas Donaldas Paspa ir fizikas Aaronas Klugas atrado geometrinius principus, pagrįstus sukurtų virusų baltymų apvalkalais. Remdamasi šiomis geometrijomis, Hendriko Dietzo komanda Miuncheno technikos universitete, kuriai vadovavo Sethas Fradenas ir Michaelas Haganas iš Brandeiso universiteto (JAV), sugalvojo idėją, kuri leistų gaminti dirbtines, viruso dydžio ertmes. .

2019 m. Vasarą komanda paklausė, ar tokie tuščiaviduriai kūnai taip pat galėtų būti naudojami kaip tam tikri „virusų spąstai“. Jei jie yra susilyginę su molekulėmis, kurios viduje pritvirtina virusą, jos turėtų sugebėti tvirtai surišti virusą ir tokiu būdu sugebėti jį pašalinti iš kraujotakos. Tačiau tam tuščiaviduris kūnas taip pat turės būti pakankamai atviras, kad virusas galėtų patekti į apvalkalą.

„Niekas, kurį tuo metu sukūrėme naudodami skaitmeninę DNR technologiją, negalėjo pernešti viso viruso – jis buvo labai mažas“, – sakė Hendrikas Dietzas. Pastatyti šį fiksuoto dydžio tuščiavidurį kėbulą yra didelis iššūkis.

Christian Sigl

Miuncheno technikos universiteto (TUM) mokslinių tyrimų grupė sukūrė naują antivirusinę terapiją. Jie yra praryjami ir gali neutralizuoti virusą genetiškai modifikuotomis nanodalelėmis. Ši strategija jau išbandyta prieš hepatitą ir su adenozinu susijusius virusus ląstelių kultūroje. Paveikslėliai rodo, kad pagrindinis autorius Christianas Gillas TUM nanotechnologijų ir nanotechnologijų centro laboratorijoje ruošia nano grūdus. Autorius: Daniel Deling / Tomas

Įrankiai virusams sulaikyti

Pradedant nuo pagrindinės „Iconsandron“ geometrijos, 20 trikampių objektų grupių nusprendė iš trimatės trikampės plokštės pastatyti tuščiavidurį kūną virusų gaudyklei.

Norint, kad DNR plokštė būtų surinkta į didesnę geometrinę struktūrą, kraštai turi būti šiek tiek suapvalinti. Teisingas tvirtinimo taškų pasirinkimas ir vieta ant kraštų užtikrina, kad plokštės savaime susirenka į norimą daiktą.

Hendrikas Dietzas sako: „Tokiu būdu mes galime sutvarkyti norimo objekto formą ir dydį, naudodami faktinę trikampio formos plokštės formą. Dabar mes galime pagaminti iki 180 sub-elementų ir gauti iki 95% produkcijos. Tačiau kelias ten akmenuotas ir yra daug pokyčių.

Virusas yra užblokuotas

Pakeisdami jungtis trikampio kraštuose, šios grupės mokslininkai sugebėjo ne tik sukurti tuščiavidures erdves, bet ir tarpus su angomis ar pusiau apvalkalais. Jie gali būti naudojami kaip virusų spąstai.

Bendradarbiaudama su profesoriumi Ulrike Protzeriu, TUM biologijos instituto vadovu ir Helmholtz Zentrum München biologijos instituto vadovu, komanda išbandė virusų spąstus dėl su adenovirusu susijusių virusų ir hepatito B viruso.

Hendrikas Dietzas sako: „Net ir paprastas tinkamo dydžio pusiau apvalkalas rodo išmatuojamą aktyvumo sumažėjimą. “Jei į vidų įdėsime penkis viruso priedus, pavyzdžiui, reikiamą antikūną, galime užkirsti kelią 80 procentų viruso, o jei jo įdėsime daug, gausime visišką blokadą”.

Siekdama užkirsti kelią DNR dalelėms išeikvoti skysčio organizme, komanda stengėsi pašalinti UV spinduliais baigtą pastatą ir išorę apdorojo poliolefinu ir oleino rūgštimi. Todėl žiurkių serume dalelės buvo stabilios 24 valandas.

Visuotiniai statybos principai

Dabar kitas žingsnis yra išbandyti gyvų pelių kūrimą. „Esame įsitikinę, kad šią medžiagą gerai toleruos žmogaus kūnas“, – sako Dis.

„Bakterijos turi medžiagų apykaitos problemų. Mes galime juos atakuoti įvairiais būdais. Kita vertus, virusas neturi savo medžiagų apykaitos problemų, todėl antivirusiniai vaistai beveik visada yra nukreipti prieš konkretų vieno viruso fermentą. Tokiam vystymuisi reikia laiko. Jei būtų galima realizuoti paprasto viruso išnaikinimo koncepciją, tai galėtų būti plačiai taikoma ir todėl svarbus proveržis, ypač naujiems virusams.

Pradinė virusų gaudyklės medžiaga gali būti pagaminta biotechnologiškai už prieinamą kainą. „Be to, kad prašote užprogramuoti sistemos virusų spąstus, jis sukuria ir kitų galimybių“, – sako Hendricksas. Jis taip pat gali būti naudojamas kaip įvairių antibiotikų tiekėjas imunizacijai, tokių kaip ADNA, ANA, ANA, genų terapijai, arba kaip vaistų terpė.

Nuorodos: „The icosahedral shell system for spapping virus“, Christian Sigl, Elena M. Willner, Wouter Engelen, Jessica A. Kretzmann, Ken Sachenbacher, Anna Liedl, Fenna Kolbe, Florian Wilsch, S. Ali Aghvami, Ulrike Protzer, Michael F. Haganas, Setfildas ir Hendriksas, 2021 m. Birželio 14 d Natūralios medžiagos.
DOI: 10.1038 / s41563-021-01020-4

Tyrimą finansavo Europos Sąjungos mokslinių tyrimų ir inovacijų programa „Horizontas 2020“ pagal „FET-Open VIROFIGHT“ projektą (stipendijos 899619), Europos mokslinių tyrimų taryba (EMTT), bendrai remiama Vokietijos mokslinių tyrimų fondo (DFG) per SFB863 ir TRR179 bei gavus Gottfriedo Wilhelmo Leibnizo, Vokietijos federalinės švietimo ir tyrimų ministerijos (BMBF) paramą per „StabVacB“ projektą ir Vokietijos infekcinių ligų tyrimų centrą (DZIF), Olandijos mokslinių tyrimų organizacijos (NWO) mokslinių ir inžinerinių tyrimų centrą Brandeiso universiteto, Nacionalinio bendrųjų medicinos mokslų instituto (NIGMS), JAV ir Aleksandro Aleksandro Humboldto fondo (AvH).

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Nuodingos kempinės apsaugo nuodingus paukščius ir varles nuo savo toksinų

Auksinė nuodų varlė, Phyllobates terribilis. Kreditas: Chris Wellner, Smithsonian nacionalinis zoologijos sodas Kalifornijos universiteto, San Francisko (UCSF), Stanfordo universiteto ir Kalifornijos mokslų akademijos (CAS)...

Didelė pažanga švarios energijos kuro elementų reakcijų srityje

Žinant geležies atomų tankį ir vietos dinamiką, pasiekiamas efektyvumo lygis kuro elementų oksidacijos reakcijoje, kuri niekada nebuvo realizuota. Kreditas: Teksaso universitetas Austine /...

Astronomai atranda mažytę uolėtą planetą – tik pusę Veneros masės

Šis grafinis simbolis rodo L 98-59b, vieną iš L 98-59 35 šviesmečių sistemos planetų. Sistemoje yra keturios patvirtintos uolienų planetos, kurios gali atsirasti...

Du antihipertenziniai vaistai apsaugo nuo tos pačios širdies ligos, bet skirtingo šalutinio poveikio

Analizuojant beveik 3 milijonus pacientų, vartojusių pirmuosius kraujospūdį mažinančius vaistus, angiotenzino receptorių blokatoriai (ARB) buvo tokie pat geri kaip ir angiotenziną konvertuojančių fermentų (AKF)...

Ličio jonų akumuliatorių „įkūrėjas“ padeda savo atradimu išspręsti 40 metų senumo problemą

Ličio jonų akumuliatorių su SNS neutronais įkūrėjas patvirtino, kad katodo medžiaga (mėlyna) be ličio niobio oksido (šviesiai žalia) žymiai sumažino pirmojo ciklo energijos nuostolius...

Newsletter

Subscribe to stay updated.