Onderzoekers van de Universiteit van Leeds hebben voor het eerst de structuur onthuld van een virus dat nier- en beenmergtransplantatiepatiënten treft in bijna-atomaire detailniveaus.

Deze gedetailleerde informatie dient als een structurele visualisatie op moleculair niveau, waardoor wetenschappers verschillende potentiële doelen voor antivirale therapieën of medicijnen kunnen bestuderen.

Om een ​​medicijn te maken dat virussen kan targeten, onderzoekers moeten weten hoe het virus eruitziet. Met deze kennis, ze kunnen er chemische verbindingen op richten op zo'n manier dat ze er precies mee binden, voorkomen dat het virus werkt. Hoe gedetailleerder de structuur waarmee ze moeten werken, hoe nauwkeuriger ze kunnen toepassen.

Het onderzoeksteam van het Astbury Centre for Structural Molecular Biology van de universiteit richtte zich op het infectieuze BK-polyomavirus (BKV), met behulp van de twee cryo-elektronenmicroscopen van het centrum om de ongelooflijk gedetailleerde beeldvorming te ontwikkelen die nodig is.

Een onderzoekspaper waarin de nieuwe structuren worden aangekondigd, is gepubliceerd in het tijdschrift Structuur . Het detailniveau in de afbeelding stelt wetenschappers in staat om kenmerken van het virus te zien die zo klein zijn als ~ 3 Ångströms breed. Eén Ångström is gelijk aan één tien miljardste meter of 0,1 nanometer. Het bouwwerk is zo klein dat het met het blote oog niet te zien is.

Astbury Center PhD-onderzoeker Dan Hurdiss, hoofdauteur van het artikel, zei:"Onze structuren geven tot nu toe het duidelijkste beeld van het besmettelijke virusdeeltje. Deze gedetailleerde informatie dient als een structurele routekaart, waardoor we verschillende potentiële doelen voor antivirale therapieën kunnen visualiseren.

"Dit kunnen medicijnen zijn die ervoor zorgen dat BKV onze cellen niet binnendringt of die een goede assemblage van het virusdeeltje verhinderen. deze structuren kunnen ook worden gebruikt om te identificeren hoe antilichamen van patiënten met andere ziekten het BKV-virusdeeltje herkennen en zo helpen bij de ontwikkeling van een vaccin."

Ongeveer 80% van de volwassen wereldbevolking is besmet met BKV, maar het virus veroorzaakt zelden ziekte bij mensen met een gezond immuunsysteem. Echter, bij immuungecompromitteerde personen, BKV kan 'reactiveren' en ernstige ziekten veroorzaken.

Twee van dergelijke voorbeelden van BKV-geassocieerde ziekten zijn polyomavirus-geassocieerde nefropathie (PVAN) en hemorragische cystitis (HC), die respectievelijk nier- en beenmergtransplantaatontvangers aantasten.

Ongeveer 10% van de mensen die een niertransplantatie ondergaan, zal lijden aan PVAN en bij 90% van hen zullen de transplantatieorganen worden afgestoten. Momenteel, er zijn beperkte behandelingsopties beschikbaar voor personen die lijden aan BKV-geassocieerde ziekten.

De nieuwe structuren zullen hoop geven aan patiënten, door wetenschappers een onderzoeksinstrument van betere kwaliteit te geven om mee te werken.

De structuren zijn gemaakt met behulp van de cryo-elektronenmicroscopiemethode, door besmettelijke BKV-deeltjes te bevriezen en duizenden beelden te maken met behulp van de microscopen. Deze tweedimensionale beelden werden vervolgens computationeel gecombineerd om een ​​hoge resolutie, driedimensionale weergave van het virus.

Professor Neil Ranson, Directeur van Cryo-Electron Microscopy aan de Universiteit van Leeds, zei:"Cryo-elektronenmicroscopie bestaat al 30 jaar en is ongelooflijk nuttig geweest, maar tot voor kort miste de technologie het vermogen om routinematig naar moleculen te kijken op het vereiste detailniveau.

"Zonder dat detail, wetenschappers worstelden soms om de structuur van biologische moleculen te begrijpen en hoe ze functioneren, vooral als ze op hun normale werkplek zijn:in onze cellen.

"Echter, de Titan Krios-microscopen die we in Leeds hebben geïnstalleerd, zijn absoluut state-of-the-art, en betekenen dat deze beperkingen zijn verbrijzeld. Onderzoekers en industriële gebruikers die met ons samenwerken, kunnen nu biologische moleculen in beeld brengen met een ongelooflijke resolutie. Cruciaal, we zullen ook kunnen zien hoe deze moleculen met elkaar omgaan."