Een (retro)virus dat, ontdaan van DNA, dienst doet als ‘voertuig’ bij gentherapie. De synthetische nucelocapsiden zijn minder problematisch dan virussen
Onderzoekers van, onder meer, de universiteit van Washington en Harvard hebben door de computer ontworpen eiwitten gemaakt die hun eigen genetisch materiaal vervoeren. Het is het idee dat deze niet-natuurlijke (synthetische) eiwitten ingewikkelde functies zouden kunnen uitvoeren in complexe omgeving net als de natuurlijke (maar dan anders).
De onderzoekers zijn op zoek naar eiwitten die medicijnen kunnen vervoeren naar een bepaald soort cellen, zonder daarbij virussen te hoeven gebruiken. Virussen worden vaak gebruikt om allerlei karweitjes op te knappen zoals het inbouwen van genen in DNA of het afleveren van genscharen, maar helemaal probleemloos is het gebruik van virussen niet. “Gerichte medicijnafgifte vormt een belangrijk nog onopgelost probleem in de geneeskunde”, zegt onderzoeker Marc Lajoie van de Harvard-universiteit. “Nu gebruiken onderzoekers daarvoor nog virussen, die wel effectief zijn maar moeilijk aan te passen of er worden nanodeeltjes gebruikt, die goed aan te passen zijn maar die ook minder effectief zijn.”
De synthetische eiwitten zouden niet alleen op het terrein van medicijnafgifte nuttig werk kunnen verrichten, maar ook iets kunnen betekenen voor het creëren van synthetisch (= niet-natuurlijk) leven. De nu aangemaakte eiwitten zouden de eerste zijn die hun eigen genetisch materiaal (kunnen) vervoeren en die eigenschappen vertonen die natuurlijke eiwitten niet hebben.
De nieuwe eiwitten zijn zogeheten nucleocapsiden (genoomvervoerders). Virussen hebben gewoonlijk een eiwitomhulsel. De synthetische nucleocapsiden zijn ontworpen met het oog op die gelijkenis, waardoor ze, net als virussen, ‘lading’ kunnen vervoeren ( de ‘lading’ van een virus is normaal alleen maar zijn eigen erfgoed). De synthetische ‘virussen’ hebben echter het voordeel boven gewone virussen dat ze zich niet kunnen reproduceren. Ze lijken dus op virussen maar zijn veel simpeler aan te passen.
Computerondersteunde evolutie
Je zou deze ontwikkeling een computerondersteunde evolutie kunnen noemen met als doel die nieuwe biomoleculen nieuwe dingen te laten doen. Zo konden de nieuwe synthetische nucleocapsiden RNA vervoeren en werden ze in het bloed niet afgebroken. Ze bleken zich in muizen lang ongestoord te kunnen handhaven.
Een verbetering in een bepaalde functie werd verkregen door in bepaalde gedeelten van het eiwitmolecuul veranderingen aan te brengen. Zo werd de mogelijkheid RNA te vervoeren gecreëerd door dat molecuul elektrostatisch bij de lurven te pakken. Daarbij moest het eiwit ook zo veranderd worden dat de lading (het RNA-molecuul) niet alsnog door enzymen zou worden afgebroken. Dat ontwerp bewees zich (dus) in muizen.
Lajoie: “We ontworpen uit het niets synthetische nucleocapsiden gebaseerde op twee totaal verschillende eiwitten. We konden daarin functies ontwerpen die wezenlijk zijn voor leven zonder bestaande cellen te hoeven gebruiken als sjabloon.”
De onderzoekers verbaasden zich er over hoe de ‘evolutie’ tot nu toe hun problemen heeft opgelost. Ze hopen dat dat ook gebeurt bij het ontwikkelen medicijnafgiftemoleculen.
Bron: EurekAlert