迄今為止，還沒有針對大多數(shù)病毒感染的有效解毒劑。慕尼黑工業(yè)大學 (TUM) 的一個跨學科研究團隊現(xiàn)在開發(fā)了一種新方法：他們使用 DNA 折紙方法用遺傳材料定制的納米膠囊吞噬和中和病毒。該策略已經(jīng)在細胞培養(yǎng)物中針對肝炎和腺相關(guān)病毒進行了測試。它也可能證明對是成功的。

有針對危險細菌的抗生素，但很少有治療急性病毒感染的解毒劑。有些感染可以通過接種疫苗來預(yù)防，但開發(fā)新疫苗是一個漫長而費力的過程。

現(xiàn)在，來自慕尼黑工業(yè)大學、慕尼黑亥姆霍茲中心和布蘭迪斯大學(美國)的跨學科研究團隊提出了一種治療急性病毒感染的新策略：該團隊開發(fā)了由 DNA 制成的納米結(jié)構(gòu)，DNA 是構(gòu)成我們的遺傳物質(zhì)，可以捕獲病毒并使它們無害。

DNA納米結(jié)構(gòu)

甚至在日冕病毒的新變種使世界擱置之前，慕尼黑工業(yè)大學物理系生物分子納米技術(shù)教授亨德里克·迪茨 (Hendrik Dietz) 和他的團隊就在致力于構(gòu)建能夠自行組裝的病毒大小的物體。

1962 年，生物學家唐納德·卡斯帕 (Donald Caspar) 和生物物理學家亞倫·克魯格 (Aaron Klug) 發(fā)現(xiàn)了構(gòu)建病毒蛋白質(zhì)包膜的幾何原理?；谶@些幾何規(guī)格，在美國布蘭迪斯大學的 Seth Fraden 和 Michael Hagan 的支持下，慕尼黑工業(yè)大學 Hendrik Dietz 周圍的團隊開發(fā)了一個概念，使生產(chǎn)病毒大小的人造空心體成為可能。

2019 年夏天，該團隊詢問這種空心體是否也可以用作一種“病毒陷阱”。如果它們的內(nèi)部襯有病毒結(jié)合分子，它們應(yīng)該能夠緊密結(jié)合病毒，從而能夠?qū)⑺鼈儙С鲅h(huán)。然而，為此，空心體還必須具有足夠大的開口，病毒可以通過這些開口進入外殼。

“當時我們使用 DNA 折紙技術(shù)建造的任何物體都無法吞噬整個病毒——它們太小了，”亨德里克·迪茨回顧說。“建造這種尺寸的穩(wěn)定空心體是一個巨大的挑戰(zhàn)。”

病毒陷阱套件

從二十面體(由 20 個三角形表面組成的物體)的基本幾何形狀開始，該團隊決定用三維三角形板建造病毒陷阱的空心體。

為了將 DNA 板組裝成更大的幾何結(jié)構(gòu)，邊緣必須稍微傾斜。邊緣結(jié)合點的正確選擇和定位可確保面板自組裝到所需的對象。

“通過這種方式，我們現(xiàn)在可以使用三角形板的精確形狀對所需物體的形狀和大小進行編程，”Hendrik Dietz 說。“我們現(xiàn)在可以生產(chǎn)多達 180 個子單元的物體，并實現(xiàn)高達 95% 的產(chǎn)量。然而，那里的路線非常艱難，需要多次迭代。”

病毒被可靠地阻止

通過改變?nèi)切芜吘壍慕Y(jié)合點，該團隊的科學家不僅可以創(chuàng)建封閉的空心球體，還可以創(chuàng)建具有開口或半殼的球體。然后這些可以用作病毒陷阱。

該團隊與 TUM 病毒學研究所所長、慕尼黑亥姆霍茲中心病毒學研究所所長 Ulrike Protzer 教授的團隊合作，在腺相關(guān)病毒和乙型肝炎病毒核心上測試了病毒陷阱。

“即使是大小合適的簡單半殼也顯示出病毒活性的顯著降低，”Hendrik Dietz 說。“如果我們在內(nèi)部放置五個病毒結(jié)合位點，例如合適的抗體，我們已經(jīng)可以將病毒阻斷 80%，如果我們加入更多，我們就可以實現(xiàn)完全阻斷。”

為了防止 DNA 顆粒在體液中立即降解，該團隊用紫外線照射完成的構(gòu)建塊，并用聚乙二醇和寡聚賴氨酸處理外部。因此，顆粒在小鼠血清中穩(wěn)定 24 小時。

通用構(gòu)造原理

現(xiàn)在下一步是在活老鼠身上測試構(gòu)建塊。“我們非常有信心，這種材料也能被人體很好地耐受，”迪茨說。

“細菌有新陳代謝。我們可以用不同的方式攻擊它們，”Ulrike Protzer 教授說。“另一方面，病毒沒有自己的新陳代謝，這就是為什么抗病毒藥物幾乎總是針對單個病毒中的特定酶。這樣的發(fā)展需要時間。如果可以實現(xiàn)簡單地機械消除病毒的想法，這將是廣泛適用的，因此是一個重要的突破，特別是對于新出現(xiàn)的病毒。

病毒捕集器的原材料可以以合理的成本通過生物技術(shù)進行大規(guī)模生產(chǎn)。“除了建議的病毒陷阱應(yīng)用之外，我們的可編程系統(tǒng)還創(chuàng)造了其他機會，”Hendrik Dietz 說。“也可以將其用作疫苗接種的多價抗原載體、基因治療的 DNA 或 RNA 載體或藥物的運輸工具。”

標簽： 中空納米物體