Программируемая ловушка может убить все вирусы

Программируемаяловушкаможетубитьвсевирусы

По Р. Колин Джонсон

По заказу персонала CACM

Август 17, 40764

Комментарии

A view of the virus trap.

Ловушка заманивает внутрь любой вирус, а затем закрывает его, чтобы он не мог заразиться или размножаться, а вместо этого уничтожается естественным путем. иммунологические механизмы.

Кредит: Мюнхенский технический университет

Используя вычислительную генную инженерию, исследователи из Технического университета Мюнхена ( TUM ) говорят, что они изобрели метод уничтожения любого типа вируса. Исследователи говорят, что они продемонстрировали свое решение на ранее неизлечимых вирусах гепатита В, а теперь нацелены на коронавирус.

дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) оригами ключ пары оснований Метод -in-lock, который они разработали, дает сферические икосаэдрические оболочки, которые убивают вирусы, зажимая каждый вирион (полная инфекционная форма вируса вне клетки-хозяина) до тех пор, пока он не станет мертвым, мертвым, мертвым

«Вычислительные методы являются неотъемлемой частью нашей работы, от начального этапа проектирования до обработки данных для окончательной криогенной электронной микроскопии», – поясняет Хендрик Дитц. , профессор кафедры биомолекулярных нанотехнологий ТУМ. «Так или иначе, все члены моей команды используют компьютерное моделирование».

Шон Дуглас , профессор молекулярной инженерии Калифорнийского университета в Сан-Франциско По словам Дитца и его команды, работа Дитца и его команды «является замечательной демонстрацией силы и универсальности иерархической сборки ДНК-оригами с помощью нековалентной комплементарности форм, метода, который также был впервые разработан лабораторией Дитца. Эти новые икосаэдрические оболочки красивы и вдохновляют артефакты молекулярной инженерии. Я рад видеть, как команда и их сотрудники могут адаптировать эту систему для приложений in vivo в ближайшие годы ».

В методе используется комбинация программной инженерии, вычислительной химии и комплементарной пары оснований ДНК с ключом-в-замке. создавать икосаэдрические «ловушки», которые смыкаются вокруг целевого вируса, изолируя его безвредно как от заражения, так и от дублирования, что в конечном итоге приводит к его смерти.

Генная инженерия, вовлеченная в процесс, не влияет на человеческую ДНК; вместо этого исследователи используют универсальные строительные блоки ДНК – синтетические версии нуклеотидов цитозина, гуанина, аденина и тимина. «Вирусная ловушка», состоящая из зафиксированных на месте изометрических треугольников, имеет сферическую форму. Определенная комбинация нуклеотидов сначала моделируется при моделировании, чтобы иметь правильный размер для обработки целевого вируса, а затем конструируется с использованием синтетической ДНК от поставщиков научных лабораторий. Затем во внутреннюю часть оболочки вставляется покрытие, чтобы задержать вирус внутри, и добавляется колпачок, чтобы заблокировать его выход. На практике кровь жертвы вируса заполняется ловушками, которые безопасно захватывают отдельные вирионы и уничтожают их.

Dietz ‘ Лаборатория TUM использовала набор программного обеспечения для моделирования, моделирования, проверки, конструирования и тестирования прототипов ловушек, первая из которых была разработана для гепатита B. Вирусные ловушки были протестированы in vitro (в пробирке или где-либо еще вне тела), и было обнаружено, что они способны улавливать целевой вирус с помощью одночастичной криоэлектронной микроскопии, которая использует вычислительно-интенсивные алгоритмы машинного обучения, согласно к Дитцу. Последующие испытания in vivo (в живом организме) на мышах показали, что ловушки ДНК-оригами были способны нацеливаться на отдельные вирионы внутри тела, обезоруживая их, не нарушая функций организма, и, наконец, уничтожая их с помощью естественных иммунологических механизмов. Однако до испытаний на людях осталось несколько лет.

Дитц сказал, что внутренняя часть оболочек была покрыта «антителами, специфичными для гепатита. -B вирус. Вы можете рассматривать оболочки как общую платформу; в зависимости от вашего выбора внутреннего покрытия вы можете «запрограммировать» их так, чтобы они были специфичными для определенного пользователем целевого вируса »

Чтобы упростить будущую работу по применению этой методологии уничтожения вирусов ко всем вирусным штаммам, от которых страдает человечество, исследователи «предварительно спроектировали» компьютерную библиотеку конструкции оболочки с различным внутренним диаметром. В зависимости от размера следующего вируса-мишени на жестком диске доступны соответствующие конструкции оболочки, готовые к созданию синтетической ДНК, а затем функционализированной соответствующим покрытием антител.

Помимо гепатита B, исследователи уже протестировали методологию на вирусах, вызывающих болезни, такие как аденокарцинома , тип рака, для которого вирусы являются основным фактором риска, хотя и только на культурах клеток in vitro. Помимо борьбы с коронавирусами, существует множество других острых вирусных инфекций, которые сегодня можно предотвратить только с помощью вакцин, но для которых нет надежных методов лечения после заражения. Гибкость метода уничтожения вирусов дает надежду на лечение даже самых опасных вирусов.

Лаборатория Дитца работает с лабораторией Fraden Lab Университета Брандейса для перемещения от проверки концепции до возможностей массового производства для создания ловушек для всех видов вирусов.

«Выполнено динамическое моделирование нашей модели. предсказания того, как кинетика сборки (сборка оболочек как функция времени) зависит от концентрации субъединиц и силы взаимодействий между субъединицами. Моделирование показывает, что чрезмерно сильные взаимодействия приводят к плохой сборке (неполные или деформированные оболочки), как было показано на эксперименты “, – сказал Майкл Хэган, профессор Университета Брандейса. «Моделирование также предсказывает, что определенные наборы взаимодействий субъединиц приводят к высокоэффективным путям сборки, в которых субъединицы собираются иерархически (в небольшие кластеры из нескольких субъединиц, которые затем собираются в полные оболочки). Мы работаем с лабораториями Fraden и Dietz Lab, чтобы экспериментально проверьте это предсказание. “

Р. Колин Джонсон это Стипендиат Киотской премии, два десятилетия проработавший техническим журналистом.


Записей не найдено