Persbericht

Kunstmatig virus maakt aflevering van nieuwe generaties medicijnen effectiever

Gepubliceerd op
24 augustus 2014

Onderzoekers van Wageningen UR zijn er samen met collega’s van de Universiteiten Leiden, de Technische Universiteit Eindhoven en de Radboud Universiteit in Nijmegen in geslaagd om een kunstmatig virus te ontwikkelen. Dit kan gebruikt worden om in de toekomst nieuwe generaties medicijnen, bestaande uit grote biomoleculen, langs natuurlijke weg ‘in te pakken’ en af te leveren in zieke cellen. Het ontwerp van het kunstmatige virus maakt gebruik van nieuwe theoretische inzichten in hoe virussen werken en biedt perspectieven voor medicijnafgifte, schrijven de onderzoekers in de laatste online editie van het wetenschappelijk tijdschrift Nature Nanotechnology. De onderzoekers denken hierbij vooral aan therapieën om genetische defecten te corrigeren.

Traditionele medicijnen bestaan uit relatief kleine moleculen die meestal zonder al te veel moeite op de plek terecht komen waar ze moeten zijn. Dat gaat lastiger voor nieuwere typen medicijnen die ontwikkeld worden en bestaan uit grote biomoleculen zoals eiwitten en nucleïnezuren, waaronder DNA en RNA. Voor de toepassing van DNA voor gentherapie is het van belang dat het molecuul in zijn geheel wordt afgeleverd in zieke cellen in het lichaam om daar zijn werk te doen. 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. Deze kunnen efficiënt binnendringen in cellen en het therapeutische DNA of RNA afgeven. Het proces van het ongevaarlijk maken van natuurlijke virussen behoeft nog wel verbetering. Onbedoelde bijwerkingen mogen niet optreden. Daarom 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.

Kunstmatige viruseiwitten

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, zoals het Tabaksmozaïekvirus dat diende als model voor het kunstmatige virus.

De eerste generatie kunstmatige viruseiwitten die zij hebben ontwikkeld zijn volgens de onderzoekers net zo goed in het afleveren van DNA 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, zeggen zij. 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.

Onderzoeksteam

De kunstmatige viruseiwitten zijn ontworpen en gemaakt door medewerkers van Wageningen UR (University & Research centre). Zij werkten samen met wetenschappelijke partners van de Technische Universiteit Eindhoven en de Universiteit Leiden, die inbreng leverden vanuit de theorie van  spontane vorming van virusdeeltjes en voor de visualisatie van de gevormde kunstmatige virusdeeltjes, en van de Radboud Universiteit in Nijmegen die het binnendringen van de kunstmatige virusdeeltjes in levende cellen bestudeerden.

ga naar de publicatie