(PhysOrg.com) -- Onderzoekers van het National Institute of Standards and Technology en het Weill Cornell Medical College hebben kunstmatige "protocellen" ontworpen die, vangen en inactiveren van een klasse van dodelijke menselijke virussen - denk aan lokvogels met tanden. De techniek biedt een nieuw onderzoeksinstrument dat kan worden gebruikt om in detail het mechanisme te bestuderen waarmee virussen cellen aanvallen, en zou zelfs de basis kunnen worden voor een nieuwe klasse antivirale geneesmiddelen.

Een nieuw artikel* beschrijft hoe de nieuwe kunstmatige cellen een succespercentage van bijna 100 procent behaalden bij het deactiveren van experimentele analogen van Nipah- en Hendra-virussen, twee opkomende henipavirussen die bij mensen fatale encefalitis (hersenontsteking) kunnen veroorzaken.

"We noemen ze vaak honingpot-protocellen, " zegt NIST-materiaalwetenschapper David LaVan, "De verleiding, het onweerstaanbaar zoete aas waarmee je iets kunt vangen."

Henipavirussen, LaVan legt uit, behoren tot een brede klasse van menselijke pathogenen - andere voorbeelden zijn para-influenza, respiratoir sincytieel virus, bof en mazelen - omhulde virussen genoemd omdat ze zijn omgeven door een tweelaags lipidemembraan dat lijkt op het membraan dat dierlijke cellen omhult. Een paar eiwitten ingebed in dit membraan werken samen om gastheercellen te infecteren. Een, het zogenaamde "G"-eiwit, treedt op als spotter, herkennen van en binden aan een specifiek "receptor"-eiwit op het oppervlak van de doelcel.

Het G-eiwit signaleert vervolgens het "F"-eiwit, legt LaVan uit, hoewel het exacte mechanisme niet goed wordt begrepen. "Het F-eiwit zakt als een veer, en zodra het dichtbij genoeg is, vuurt zijn harpoen, die de dubbellaag van de cel binnendringt en het virus in staat stelt zichzelf de cel in te trekken. Dan smelten de membranen samen en kan de lading in de cel worden afgeleverd en het overnemen." Het kan het maar één keer doen, echter.

De "honingpot"-protocellen hebben een kern van nanoporeus silica - inert maar met structurele sterkte - verpakt in een lipidemembraan zoals een normale cel. In dit membraan heeft het onderzoeksteam aas ingebed, het eiwit Ephrin-B2, een bekend doelwit van henipavirussen. Om het te testen, ze stelden de protocellen bloot aan experimentele analogen van de bij Weill Cornell ontwikkelde henipavirussen. De analogen zijn aan de buitenkant bijna identiek aan henipavirussen, maar in plaats van henipaviraal RNA, ze dragen het genoom van een niet-pathogeen virus dat is ontwikkeld om bij infectie een fluorescerend eiwit tot expressie te brengen. Dit maakt het tellen en visualiseren van geïnfecteerde cellen mogelijk.

Bij gecontroleerde experimenten, het team toonde aan dat de protocellen verbazingwekkend effectieve lokvogels zijn, in wezen een testoplossing van actieve virussen opruimen, zoals gemeten met behulp van het fluorescerende eiwit om te bepalen hoeveel normale cellen zijn geïnfecteerd door de resterende virussen.

Het onmiddellijke voordeel, LaVan zegt, is een krachtig onderzoeksinstrument om te bestuderen hoe envelopvirussen werken. "Dit is een mooi systeem om dit soort choreografieën tussen een virus en een cel te bestuderen, wat erg moeilijk was om te studeren. Een normale cel heeft tienduizenden membraaneiwitten. Misschien bestudeer je deze, maar misschien is het een van de andere die je experiment echt beïnvloeden. Je reduceert deze in wezen onmogelijk gecompliceerde natuurlijke cel tot een zeer zuiver systeem, dus je kunt nu de parameters variëren en proberen uit te vinden hoe je de virussen kunt misleiden."

Op lange termijn, zeggen de onderzoekers, de honingpot-protocellen zouden een hele nieuwe klasse antivirale geneesmiddelen kunnen worden. virussen, ze wijzen erop, zijn berucht omdat ze snel evolueren om resistent te worden tegen medicijnen, maar omdat de honingpotten het basisinfectiemechanisme van het virus gebruiken, elk virus dat zich heeft ontwikkeld om ze te vermijden, zou waarschijnlijk ook minder effectief zijn in het infecteren van normale cellen.