Forscher der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode zur Behandlung von Virusinfektionen mit Fallen entwickelt. Das Wissenschaftlerteam faltete die DNA zu Nanokapseln mit speziellen Bindungspunkten im Inneren, die Viren einfangen und inert machen könnten.
In den letzten Jahren haben Wissenschaftler mit der Programmierung von DNA experimentiert, die sich in "Blöcke" und Platten faltet, die dann zu Origami-ähnlichen Formen zusammengesetzt werden. Für die neue Arbeit entschieden sich die Forscher, zu sehen, ob sie mit dieser Technologie Hohlkörper in Virusgröße herstellen könnten, die dann Viren einfangen und eine Zellinfektion verhindern könnten.
Um dies zu erreichen, begannen die Wissenschaftler mit einer Form namens Ikosaeder, die aus 20 dreieckigen Flächen besteht. Mit DNA-Origami schufen sie eine Halbschale aus 180 Untereinheiten und richteten das Zentrum mit Molekülen aus, die an Viren binden.
Die Außenflächen wurden dann mit UV-Licht bestrahlt und mit Polyethylenglycol und Oligolysin behandelt, um eine Zersetzung der Fallen in Körperflüssigkeiten zu verhindern.
Wissenschaftler testeten die Fallen in Laborzellkulturen, die Mausserum, menschliche Zellen und Viren enthielten. Diese Strukturen blieben im Serum 24 Stunden lang stabil und fingen erfolgreich zwei verschiedene Arten von Viren ein - Hepatitis B und adeno-assoziierte Viren (AAV). In beiden Fällen verhinderten die Fallen, dass das Virus menschliche Zellen infizierte.
„Schon eine einfache Halbschale der richtigen Größe zeigt eine deutliche Reduktion der Virusaktivität“, sagt Studienautor Hendrik Dietz.
„Wenn wir fünf Bindungsstellen für das Virus in die Hülle stecken, zum Beispiel die entsprechenden Antikörper, können wir das Virus bereits zu 80 Prozent blockieren, wenn wir mehr einschließen, erreichen wir eine vollständige Blockierung.“
Das Konzept einer Virenfalle klingt ein wenig bekannt, aber es geht einen anderen Ansatz. Im vergangenen Jahr hat eine weitere Gruppe deutscher Wissenschaftler Bakteriophagen entwickelt, die die Strukturen von Lungenzellen nachahmen, an die sich das Influenzavirus bindet, und so die Zahl der Viren reduzieren, die weiterhin echte Zellen infizieren.
Die Forscher sagen, dass der nächste Schritt darin besteht, diese Fallen an Mäusen zu testen, und sie erwarten, dass sie vom menschlichen Körper gut vertragen werden. Und die zugrunde liegende Technologie zur Herstellung von Nanostrukturen aus DNA-Origami könnte schließlich andere Anwendungen finden.
„Unser programmierbares System schafft neben dem vorgeschlagenen Einsatz als Virenfalle noch weitere Möglichkeiten“, sagt Hendrik Dietz. "Es wäre auch möglich, es als multivalenten Antigen-Träger für Impfungen, als Träger für DNA oder RNA für die Gentherapie oder als Vehikel für Medikamente zu verwenden."
Die Studie wurde in der Zeitschrift Nature Materials veröffentlicht.
2021-07-20 19:34:59
Autor: Vitalii Babkin