ENGINEERINGNET.NL - Onderzoekers van Wageningen UR, de Universiteit Leiden, de Technische Universiteit Eindhoven en de Radboud Universiteit in Nijmegen hebben deze nieuwe methode ontwikkeld. Onlangs publiceerde het wetenschappelijk tijdschrift Nature Nanotechnology de resultaten van dit onderzoek.
Traditionele medicijnen bestaan uit relatief kleine moleculen die meestal zonder al te veel moeite op de plek terecht komen waar ze moeten zijn. Maar nieuwere typen medicijnen die ontwikkeld worden, bestaan uit grote biomoleculen zoals eiwitten en nucleïnezuren, waaronder DNA en RNA.
Voor de toepassing van DNA voor gentherapie moet het molecuul in zijn geheel worden afgeleverd in zieke lichaamscellen. Omdat DNA van nature uit zichzelf niet in staat is cellen binnen te dringen en ook snel wordt afgebroken, worden hiervoor tot nu toe natuurlijke virussen gebruikt die ongevaarlijk gemaakt zijn. Maar er wordt ook onderzoek gedaan naar alternatieve 'virus-achtige’ toedieningsvormen op basis van synthetische moleculen.
Deze zijn echter veel minder effectief omdat het niet eenvoudig is de trucjes van virussen na te doen. Een eerste belangrijke stap in het nadoen van virussen is het precies inpakken van individuele DNA moleculen met een beschermend laagje moleculen. Dit klinkt eenvoudiger dan het is, zeggen de onderzoekers. Tot nu toe lukt het inpakken nog niet goed met synthetische moleculen.
In plaats van synthetische chemie hebben de onderzoekers gezocht naar het ontwerpen en maken van kunstmatige viruseiwitten. Zij maakten daarbij gebruik van recente fundamentele theoretische inzichten in de cruciale aspecten van het proces van het inpakken van genetisch materiaal door natuurlijke viruseiwitten.
De onderzoekers hebben elk van deze cruciale aspecten ‘vertaald’ in verschillende eiwitblokken van simpele opbouw, geïnspireerd op die van natuurlijke eiwitten als zijde en collageen. De zo ontworpen kunstmatige viruseiwitten werden geproduceerd door gebruik te maken van de natuurlijke machinerie van gistcellen.
Als de kunstmatige viruseiwitten worden gemengd met DNA vormt zich spontaan een sterk beschermend eiwitlaagje om elk DNA molecuul, zodat 'kunstmatig virussen' ontstaan. Het vormingsproces van deze kunstmatige virussen is in vele opzichten hetzelfde als het vormingsproces van natuurlijke virussen.
De eerste generatie kunstmatige viruseiwitten die nu zijn ontwikkeld kunnen DNA net zo goed afleveren in gastheercellen als de bestaande synthetische toedieningsvormen.
Maar de grote precisie waarmee deze eiwitten DNA-moleculen inpakken, biedt vele mogelijkheden om nu ook andere trucjes van virussen in te gaan bouwen. Die kunnen in de toekomst hopelijk leiden tot veilige en effectieve toedieningsvormen voor nieuwe generaties medicijnen, met name in de gentherapie.
Bovendien kunnen deze kunstmatige virussen in de toekomst ook verder ontwikkeld worden voor de vele andere toepassingen waarvoor virussen nu al gebruikt worden zoals in de bio- en nanotechnologie.
