Virus-eiwitmantels in alle vormen en maten dankzij DNA origami

In een internationale samenwerking tussen universiteiten in Finland, Australië en de Universiteit Twente, slaagden onderzoekers om de eiwitmantels van plantenvirussen te herprogrammeren in verschillende vormen. Hiervoor vouwden ze DNA op de nanoschaal om te dienen als mal waar de eiwitmantels zich omheen vormden. Ze publiceerden hun resultaten in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Nanotechnology.

Om medicijnen goed te kunnen vervoeren in het lichaam heb je een goede verpakking nodig. De eiwitmantels van virussen hebben de potentie, maar hun vorm wordt voornamelijk bepaald door de genetische eigenschappen van het virus. Daarom ontwikkelen onderzoekers technieken om de vorm en grootte van deze nanoverpakkingen te controleren. Zodat ze de gewenste vorm krijgen.

DNA origami

De onderzoekers maakten gebruik van ‘DNA origami’-structuren. Die structuren hebben een omvang van slechts tientallen tot honderden nanometers en zijn volledig gemaakt van DNA. Door het DNA heel precies in de gewenste vorm te vouwen, creëer je een sjabloon waaraan de viruseiwitten zich kunnen hechten. “Het is net als echte origami waarin je plat papier gebruikt om in 3D hele interessante bouwwerken te maken. Alleen doen we dat hier met heel stevig DNA”, vertelt Jeroen Cornelissen.

De viruseiwitten bleken uiteindelijk veel flexibeler dan van tevoren gedacht. “Het lukte om verschillende structuren met een eiwitmantel te maken: rechte buizen, maar bijvoorbeeld ook een donut. Die laatste is een bijna compleet tegenovergestelde vorm van de bolstructuur die de eiwitmantel normaal heeft”, aldus Cornelissen. Het is een simpele, maar erg effectieve strategie om de viruseiwitten verschillende vormen aan te meten.

Cryogene elektronenmicroscopie

Met behulp van cryogene elektronenmicroscopie brachten de onderzoekers de vorming van de nanostructuren heel precies in beeld; tot op het niveau van individuele moleculen. Bij een temperatuur van rond de -200 graden Celsius lukte het om de kleinste aanpassingen te meten. Het is voor het eerst dat de sterk geordende eiwitten op deze manier in beeld zijn gebracht.

De onderzoekers zien veel potentie in de techniek. “Onze aanpak is flexibel en niet beperkt tot één type eiwit, zoals we laten zien met eiwitten van vier verschillende virussen. Bovendien kunnen we de sjablonen aanpassen voor meer verschillende toepassingen, bijvoorbeeld door RNA in de origami te integreren. Aan het RNA kunnen nuttige of plaatsgebonden eiwitten zich hechten voor nog complexere vormen en eigenschappen”, legt Aalto professor Mauri Kostiainen uit.

Dit werk is gezamenlijk uitgevoerd aan de Aalto Universiteit (Finland) met onderzoekers van de Universiteit van Helsinki (Finland), Griffith University (Australië), Tampere University (Finland) en Universiteit Twente (Nederland). “Het is het resultaat van een jarenlange samenwerking tussen onze universiteit en de groep van Prof. Kostiainen”, vertelt Cornelissen.

Publicatie

Prof. Dr. Jeroen Cornelissen is hoogleraar in het Departement voor Molecules & Materials in de vakgroep Biomolecular Nanotechnology (MolMat; Faculteit TNW/MESA+). Het onderzoek getiteld, DNA-origami-directed virus capsid polymorphism is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Nanotechnology. 

DOI: 10.1038/s41565-023-01443-x

Redactie Medicalfacts/ Janine Budding

https://www.medicalfacts.nl

Ik heb mij gespecialiseerd in interactief nieuws voor zorgverleners, zodat zorgverleners elke dag weer op de hoogte zijn van het nieuws wat voor hen relevant kan zijn. Zowel lekennieuws als nieuws specifiek voor zorgverleners en voorschrijvers. Social Media, Womens Health, Patient advocacy, patient empowerment, personalized medicine & Zorg 2.0 en het sociaal domein zijn voor mij speerpunten om extra aandacht aan te besteden.

Ik studeerde fysiotherapie en Health Care bedrijfskunde. Daarnaast ben ik geregistreerd Onafhankelijk cliëntondersteuner en mantelzorgmakelaar. Ik heb veel ervaring in diverse functies in de zorg, het sociaal domein en medische-, farmaceutische industrie, nationaal en internationaal. En heb brede medische kennis van de meeste specialismen in de zorg. En van de zorgwetten waaruit de zorg wordt geregeld en gefinancierd. Ik ga jaarlijks naar de meeste toonaangevende medisch congressen in Europa en Amerika om mijn kennis up-to-date te houden en bij te blijven op de laatste ontwikkelingen en innovaties. Momenteel ben doe ik een Master toegepaste psychologie.

De berichten van mij op deze weblog vormen geen afspiegeling van strategie, beleid of richting van een werkgever noch zijn het werkzaamheden van of voor een opdrachtgever of werkgever.