Onderzoekers van het Nanoscience Center (NSC) van de Universiteit van Jyväskylä in Finland hebben een nieuwe methode ontwikkeld om enterovirusstructuren en hun functies te bestuderen. De methode zal helpen om nieuwe informatie te verkrijgen over de handel in virussen in cellen en weefsels en over de mechanismen van virusopening in cellen. Deze nieuwe informatie is bijvoorbeeld van belang voor de ontwikkeling van nieuwe antivirale middelen en vaccins. De studie werd gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences 13 januari 2014. (1)

Enterovirussen zijn pathogene virussen die mensen infecteren. Deze groep bestaat uit poliovirussen, coxsackievirussen, echovirussen en rhinovirussen. Enterovirussen zijn de meest voorkomende oorzaken van griep, maar ze veroorzaken ook ernstige symptomen zoals hartspierinfecties en verlamming. Onlangs, enterovirussen zijn in verband gebracht met chronische ziekten zoals diabetes (2).

De infectiemechanismen en infectieuze routes van enterovirussen zijn nog vrij slecht bekend. Eerdere studies in de groep van Dr. Varpu Marjomäki bij het NSC hebben zich gericht op de cellulaire factoren die belangrijk zijn voor de infectie veroorzaakt door geselecteerde enterovirussen (3). Het mechanistische begrip van virusopening en het vrijkomen van het virale genoom in cellulaire structuren voor het starten van nieuwe virusproductie ontbreekt nog grotendeels. Verder, de kennis van infectieuze processen in weefsels wordt belemmerd door het ontbreken van betrouwbare instrumenten voor het opsporen van virusinfecties.

De nieuw ontwikkelde methode omvat een chemische modificatie van een bekend met thiol gestabiliseerd gouden nanodeeltje, het zogenaamde Au102-cluster dat voor het eerst werd gesynthetiseerd en structureel opgelost door de groep van Roger D Kornberg in 2007 (4) en later bij NSC werd gekarakteriseerd door de groepen van prof. Hannu Hakkinen en prof. Mika Pettersson in samenwerking met Kornberg. (5) Het organische thiol-oppervlak van de Au102-deeltjes wordt gemodificeerd door het hechten van linkermoleculen die een chemische binding aangaan met zwavelhoudende cysteïneresten die deel uitmaken van de oppervlaktestructuur van het virus. Enkele tientallen gouddeeltjes kunnen binden aan een enkel virus, en het bindingspatroon verschijnt als donkere tags die de algehele vorm en structuur van het virus weerspiegelen (zie de afbeelding). De gouddeeltjes zorgen voor studies over de structurele veranderingen van de virussen tijdens hun levensduur.

De studie toonde ook aan dat de besmettelijkheid van de virussen niet wordt aangetast door de aangehechte gouddeeltjes, wat aangeeft dat de labelingsmethode de normale biologische functies van virussen in cellen niet verstoort. Dit vergemakkelijkt nieuw onderzoek naar de virusstructuren van monsters die tijdens de verschillende fasen van de virusinfectie uit cellen zijn genomen, en geeft mogelijkheden om nieuwe informatie te verkrijgen over de mechanismen van virus uncoating (opening en release van het genoom). De nieuwe methode maakt het ook mogelijk om studies van virusroutes in weefsels te volgen. Dit is belangrijk voor een beter begrip van acute en chronische symptomen veroorzaakt door virussen. Eindelijk, de methode zal naar verwachting nuttig zijn voor de ontwikkeling van nieuwe antivirale vaccins die zijn gebaseerd op virusachtige deeltjes.