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Trappole per virus a DNA – I corpi cavi fatti di materiale genetico possono intrappolare i virus e renderli innocui

Un nuovo approccio ai virus: in futuro, trappole biomeccaniche precise fatte di DNA potrebbero aiutare a rendere i virus innocui. I ricercatori hanno costruito nanostrutture emisferiche da molecole di materiale genetico abbastanza grandi da circondare i virus. Usando gli anticorpi all’interno, “attirano” i virus e poi si spengono. Nei test condotti su colture cellulari, queste trappole virali sono state in grado di neutralizzare quasi completamente l’epatite e i virus correlati all’epatite, riportano i ricercatori sulla rivista specializzata Nature Materials.

Il Pandemia corona Mostra quanto sia difficile trovare cure efficaci contro i virus. Sebbene i vaccini possano proteggere da Covid-19 e da alcune altre infezioni virali, non esiste un antidoto per la maggior parte dei patogeni virali. Anche con il coronavirus SARS-CoV-2, farmaci come remdesivir o desametosone Solo leggermente allevia la malattia. preparazioni anticorpali Può anche aiutare, ma è molto costoso e specifico.

Nanostruttura di DNA autoassemblata

I ricercatori guidati da Christian Siegel dell’Università tecnica di Monaco hanno sviluppato un approccio completamente nuovo. Hanno usato il DNA del materiale genetico per costruire nanostrutture progettate specificamente per catturare i virus. Ciò è reso possibile dal metodo dell’origami del DNA, in cui i filamenti di DNA vengono modellati insieme in modo auto-organizzato per formare le strutture desiderate attraverso modifiche mirate.

Per le trappole virali, i ricercatori hanno combinato diversi filamenti per formare unità di base triangolari. Il posizionamento di punti di ancoraggio ai bordi assicura che queste piastre si autoassemblano in sfere icosaedriche cave. “Ora possiamo produrre organismi fino a 180 subunità e ottenere rese fino al 95%. La strada è stata molto rocciosa”, afferma il collega di Siegel Hendrik Dietz.

trasformato in trappole per virus virus

Il clou: la forma icosaedrica e le dimensioni delle sfere cave corrispondono esattamente alla forma e alle dimensioni di molti virus. perché loro capside Il guscio proteico interno forma anche un icosaedro – un icosaedro – una struttura a 20 lati composta da unità di base triangolari. L’interno della trappola del DNA ha una dimensione fino a 280 nm, a seconda della variante, e fornisce quindi spazio sufficiente per la maggior parte dei virus. “Costruire corpi cavi stabili di queste dimensioni è stata una sfida enorme”, afferma Dietz.

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Micrografia elettronica di nanoshell di DNA.© Christian Sigl / TU Monaco di Baviera, DietzLab

Per trasformare le strutture del DNA in trappole per virus, i ricercatori hanno utilizzato metà dei piatti di DNA in cui si inseriscono i virus. “Anche una semplice mezza busta delle dimensioni appropriate mostra una diminuzione misurabile dell’attività del virus”, riferisce Dietz. “Se inseriamo all’interno cinque siti di legame del virus, ad esempio gli anticorpi appropriati, possiamo effettivamente bloccare il virus dell’80% e se ne incorporiamo di più, otteniamo un blocco completo”.

Neutralizza fino al 99% dei virus

Ciò è stato confermato da test eseguiti su virus adeno-associati (AAV) e virioni dell’epatite B (HBV) in soluzioni e colture cellulari. In modo che il DNA nei fluidi corporei non venisse immediatamente scomposto, il team lo ha irradiato con luce ultravioletta e lo ha trattato con glicole polietilenico e oligoglicina. Di conseguenza, le particelle sono rimaste stabili nel siero dei topi per 24 ore. Nei test sui virus dell’epatite B, il virus emisferico ha catturato fino al 99% dei virus e ne ha impedito l’accumulo. Nelle colture cellulari, hanno impedito alle particelle di AAV di attaccarsi alle superfici cellulari.

“Questi esperimenti mostrano che le trappole virali funzionano anche con le cellule viventi in condizioni fisiologiche”, hanno scritto Siegel e il suo team. Ulteriori test hanno anche dimostrato che le trappole virali dotate di anticorpi hanno un effetto neutralizzante più forte degli anticorpi disciolti nel siero. “Ciò indica che i nostri gusci possono integrare il già efficace processo di neutralizzazione di tali anticorpi antivirali”, affermano i ricercatori.

Versatile nell’uso

Secondo gli scienziati, le trappole per virus a DNA offrono un nuovo modo per rendere i virus innocui e quindi combattere le infezioni. Inoltre, i nanoassemblaggi possono essere adattati a diversi virus e sono quindi abbastanza versatili. Come hanno dimostrato i test, grazie alla sua vestibilità appositamente progettata, gli antivirali possono ridurre l’attività dei virus anche senza la presenza di anticorpi.

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“Se l’idea di eliminare meccanicamente i virus potesse essere realizzata, sarebbe ampiamente applicabile e rappresenta quindi un importante progresso, soprattutto per i virus emergenti”, afferma la coautrice Ulrike Protzer del Centro tedesco per la ricerca sulle infezioni di Monaco. Un altro vantaggio: “I nostri gusci icosaedrici sono fatti di DNA durevole, disponibile in commercio, facile da usare e modificare”, affermano i ricercatori.

Altri test in programma

Come passo successivo, il team di ricerca vorrebbe testare le loro trappole per virus a DNA in esperimenti con topi vivi. “Siamo molto fiduciosi che questa sostanza sarà ben tollerata dal corpo umano”, afferma Dietz. Poi un giorno, questi nanoassemblaggi potrebbero essere adatti a contenere l’infezione da coronavirus SARS-CoV-2 o nuovi patogeni virali finora sconosciuti.

A seconda di come è dotato l’interno – che si tratti di anticorpi, materiale genetico o componenti del vaccino – questi costrutti di DNA possono essere utilizzati anche per scopi diversi dal controllo diretto del virus: “Possono anche essere visualizzati come portatori di antigeni polivalenti per le vaccinazioni, come il DNA o RNA – usa i vettori Terapia genica o come trasportatore di farmaci”, spiega Dietz. (Materiali della natura, 2021; doi: 10.1038/s41563-021-01020-4)

Fonte: Università tecnica di Monaco