Het is als de Superman van virussen, verbazingwekkend sterk en in staat om te overleven in een omgeving die vlees en botten zou oplossen. En nu hebben wetenschappers de geheimen van zijn onverwoestbaarheid ontsluierd, waardoor ze mogelijk hun opmerkelijke eigenschappen kunnen benutten om superduurzame materialen te maken en ziekten beter te behandelen.

De ontdekking onthult iets dat nog nooit eerder in de natuurlijke wereld is gezien. Mogelijke toepassingen omvatten alles, van het nauwkeurig afleveren van kankermedicijnen, zodat ze alleen tumoren aanvallen, tot bouwmaterialen die beter bestand zijn tegen de trillingen van een aardbeving.

"Elke keer als je iets vindt dat zich heel anders gedraagt, vooral iets dat zo stabiel is, het is interessant en potentieel nuttig, " zei onderzoeker Peter M. Kasson, MD, doctoraat, van de medische faculteit van de Universiteit van Virginia. "Als je door nieuwsgierigheid gedreven wetenschap doet die iets nieuws vindt, in je achterhoofd, jij denkt, 'Hallo, dit is echt anders. Waar zou het goed voor kunnen zijn?' En dit heeft veel potentiële toepassingen."

Vooruitgang in nanogeneeskunde

Het virus, Acidianus hospitalis filamenteus virus 1, leeft in warmwaterbronnen in Yellowstone National Park - borrelende poelen van zuur waarin de temperatuur vaak boven de 175 graden komt. Het virus werd voor het eerst geïsoleerd in 2002 door David Prangishvili van het Pasteur Instituut en zijn collega's. Nutsvoorzieningen, de UVA-onderzoekers hebben vastgesteld dat het wordt beschermd door een vorm van membraanwetenschap die nog nooit eerder is tegengekomen. De buitenste laag is half zo dik als bekende celmembranen, toch is het verbazingwekkend stabiel. Dat komt door het ongewone, hoefijzervormige opstelling van zijn membraanmoleculen, het biedt een klein formaat en toch opmerkelijke duurzaamheid die wetenschappers voor veel andere doeleinden kunnen dupliceren. Bijvoorbeeld, het kan een manier zijn om microscopisch kleine medicijndeeltjes houdbaar te maken, zodat ze geen koeling nodig hebben.

Een van de meest waarschijnlijke toepassingen is op het gebied van nanogeneeskunde, die de ontdekking zou kunnen gebruiken om supersterke wikkels te maken voor moleculen van medicijnen, zodat ze precies daar kunnen worden afgeleverd waar ze nodig zijn. Bijvoorbeeld, direct naar een kankergezwel. De duurzame wikkels zijn bestand tegen de inspanningen van het lichaam om de vreemde substantie af te breken.

"Er zijn allerlei mogelijke toepassingen in de materiaalwetenschap, dingen bouwen, medicijn, " zei onderzoeker Edward H. Egelman, doctoraat, van de afdeling Biochemie en Moleculaire Genetica van UVA. "We kunnen natuurlijke producten gebruiken, cellulaire eiwitten, enzovoort om veel nieuwe dingen te ontwerpen die nuttig zijn. Wol, eigenlijk, is haar, en dat wordt veel gebruikt om stoffen te maken. Dat is een eiwit. Er zijn dus veel implicaties voor het gebruik hiervan om nieuwe materialen te bouwen."

Hij merkte op dat Teflon een goed voorbeeld is van een soortgelijk hergebruikte wetenschap. "Teflon is niet uitgevonden als een manier om kookgerei met antiaanbaklaag te maken, "zei hij. "Het werd per ongeluk door scheikundigen gevonden, maar het bleek zeer nuttig."

Coole Wetenschap

Om de geheimen van het onverwoestbare virus te ontrafelen, Egelman gebruikte de kracht van UVA's machtige Titan Krios elektronenmicroscoop, een microscoop die zo gevoelig was dat hij ondergronds moest worden begraven om hem tegen de minste trillingen te beschermen. Kasson gebruikte vervolgens geavanceerde computermodellering om de vreemde vorm van de lipidemembraanmoleculen te bepalen. "Eigenlijk, we coderen alles wat we weten over de fysica van deze moleculen en komen dan met modellen die zowel consistent zijn met de basisfysica als consistent met de waarnemingen van de elektronenmicroscoop, " legde Kasson uit, van de afdeling Moleculaire Fysiologie en Biologische Fysica van UVA.

Egelman en Kasson waren verrast door wat ze vonden, iets zo ongewoons en zo potentieel nuttig. "Het is verbazingwekkend hoeveel we nog steeds niet weten over het leven zoals het op aarde bestaat - op de bodem van de oceaan, in de diepzee-openingen, of plaatsen zoals Yellowstone of IJsland waar je deze zeer vreemde omgevingen hebt waarvan we denken dat ze onherbergzaam zijn voor het leven, "Zei Egelman. "Maar de dingen die daar leven, ze kunnen naar onze omgeving kijken en denken, 'Vreemd.'"

Bevindingen gepubliceerd

De onderzoekers hebben hun ontdekking gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift eLIFE . Het team bestond uit Egelman, Kasson, Frank DiMaio, Xiong Yu, Soizick Lucas-Staat, Mart Krupovic, Stefan Schouten en Prangishvili.