Синтетический вирус для доставки нового поколения лекарств

Исследователи из университетов Вагенингена, Эйндховена, Лейдена и Неймегена разработали синтетический вирус. В будущем его можно будет использовать для «упаковки» новых поколений лекарств, состоящих из крупных биомолекул (например, ДНК и РНК), и их доставки в пораженные клетки естественным путем. Проф. д-р инж. Пол ван дер Схут из Технического университета Эйндховена (TU/e) отвечал за базовые теоретические исследования. Результаты также подтверждают, что он решил тридцатилетнюю научную задачу. Работа была опубликована в Nature Nanotechnology.

Решение тридцатилетней загадки

Исследование основано на теоретической модели, описывающей, как образуется вирус табачной мозаики. Эту модель Пол ван дер Схут недавно разработал совместно с д-ром Даниэлой Крафт из Лейденского университета. Ван дер Схут использовал данные измерений формирования этого вируса, которые оставались необъясненными в течение последних тридцати лет.

В своей модели он добавил недостающее звено к существующему пониманию того, как РНК вируса табачной мозаики собирает вокруг себя белковую оболочку. Этим звеном является аллостерическая регуляция, которая позволяет белкам помогать друг другу связываться с РНК.

«Первому белку связаться трудно, — объясняет Ван дер Схут. — Но первый помогает второму, второй — третьему и так далее».

От теории к синтетическому вирусу

Используя это теоретическое понимание вместе с Ренко де Врисом из Вагенингенского университета, ученые написали исследовательское предложение по упаковке ДНК-подобной молекулы. Это позволило им разработать новые «упаковочные белки» на основе теории.

Белки, созданные исследователями, вдохновлены природными белками, такими как те, что содержатся в шелке и коллагене, — это белковые сегменты с простой структурой. Для их «производства» использовали естественный механизм дрожжевых клеток.

Когда синтетические вирусные белки смешивают с ДНК, они спонтанно образуют прочную защитную белковую оболочку вокруг каждой молекулы ДНК, создавая «синтетические вирусы». Процесс упаковки, происходящий в нанометровом масштабе, был визуализирован с помощью криоТЭМ-микроскопа TU/e исследователем Нико Соммердейком.

Значение для медицины и нанотехнологий

Тот факт, что эксперимент дал желаемый результат, важен для создания лекарств, например, для коррекции генетических дефектов. Это также доказывает правильность теоретической модели Ван дер Схута.

Исследователи ожидают, что высокая точность, с которой белки «упаковывают» молекулы ДНК, открывает многочисленные возможности для включения других особенностей вирусов. В будущем это может привести к созданию безопасных и эффективных способов доставки лекарств нового поколения, особенно в генной терапии. Кроме того, синтетические вирусы могут быть далее развиты для многих других применений, в которых вирусы уже используются в био- и нанотехнологиях.