Полые нанообъекты из ДНК могут захватывать вирусы и обезвреживать их
Междисциплинарная исследовательская группа из Технического университета Мюнхена (TUM) разработала новый подход для борьбы с вирусными инфекциями: они создали нанокапсулы из генетического материала с помощью метода ДНК-оригами, которые захватывают и нейтрализуют вирусы. Стратегия уже протестирована против вирусов гепатита и аденоассоциированных вирусов в клеточных культурах и может оказаться успешной против коронавирусов.
ДНК-наноконструкции
Команда под руководством профессора Хендрика Дитца (TUM) на основе геометрических принципов построения белковых оболочек вирусов (открытых Каспаром и Клугом в 1962 году) разработала концепцию создания искусственных полых тел размером с вирус.
Изначально созданные с помощью ДНК-оригами объекты были слишком малы, чтобы захватить целый вирус. Для создания «вирусной ловушки» требовались стабильные полые тела с достаточно большими отверстиями.
Конструктор для вирусной ловушки
Исходя из базовой формы икосаэдра, команда начала строить полые тела из трёхмерных треугольных пластин ДНК. Скошенные края и правильно расположенные точки связывания позволяют пластинам самоорганизовываться в заданные структуры.
Теперь можно программировать форму и размер объектов, используя точную форму треугольных пластин. Удалось производить объекты из до 180 субъединиц с выходом до 95%.
Вирусы надёжно блокируются
Меняя точки связывания на краях треугольников, учёные могут создавать не только закрытые полые сферы, но и сферы с отверстиями или полусферы для использования в качестве вирусных ловушек.
В сотрудничестве с командой профессора Ульрике Протцер (Институт вирусологии TUM и Helmholtz Zentrum München) ловушки протестировали на аденоассоциированных вирусах и кор-частицах вируса гепатита B.
- Даже простая полусфера нужного размера показывает измеримое снижение вирусной активности.
- При размещении пяти сайтов связывания для вируса (например, подходящих антител) внутри можно заблокировать 80% вирусов.
- При большем количестве сайтов связывания достигается полная блокировка.
Чтобы предотвратить быстрое разрушение ДНК-частиц в жидкостях организма, готовые строительные блоки облучали УФ-светом и обрабатывали снаружи полиэтиленгликолем и олиголизином. Частицы оставались стабильными в сыворотке мыши в течение 24 часов.
Универсальный принцип конструкции
Следующий шаг — испытание строительных блоков на живых мышах. Учёные уверены, что материал будет хорошо переноситься человеческим организмом.
Идея механического устранения вирусов может быть широко применима, что особенно важно для вновь возникающих вирусов, против которых разработка специфических противовирусных препаратов занимает много времени.
Исходные материалы для вирусных ловушек можно производить биотехнологически в больших масштабах по разумной цене. Программируемая система открывает и другие возможности: её можно использовать как мультивалентный носитель антигенов для вакцин, как носитель ДНК или РНК для генной терапии или как транспортное средство для лекарств.