Een interdisciplinair team van wetenschappers van de KU Leuven in België heeft een nieuwe techniek ontwikkeld om te onderzoeken hoe eiwitten met elkaar interageren op het niveau van een enkel hiv-viraal deeltje. De techniek stelt wetenschappers in staat om het levensbedreigende virus in detail te bestuderen en maakt het screenen van potentiële anti-hiv-medicijnen sneller en efficiënter. De techniek kan ook worden gebruikt om andere ziekten te bestuderen.

Begrijpen hoe het humaan immunodeficiëntievirus (hiv) zichzelf reproduceert, is cruciaal in de strijd tegen de ziekte. Bij binnenkomst in de bloedbaan, HIV virale deeltjes, of virionen, 'highjack' individuele immuuncellen. Het virion bindt zich aan en dringt vervolgens de immuuncel binnen. Eenmaal binnen, het virion herprogrammeert het genetische materiaal van de immuuncel om meer HIV-virions te produceren. Op deze manier, HIV schakelt de ziektebestrijdende 'bodyguards' in ons bloed uit en verandert ze in kweekmachines voor nieuwe HIV-virions.

Integrase speelt een sleutelrol in dit hele proces:"Integrase is het hiv-eiwit dat ervoor zorgt dat het genetische materiaal van hiv wordt gekoppeld aan dat van de gekaapte cel. Het zorgt voor de programmering van de menselijke cel bij infectie. In onze studie, we wilden integrase volgen tijdens de verschillende stadia van infectie, ", legt postdoctoraal onderzoeker Jelle Hendrix (Departement Scheikunde) uit. De uitdaging is om dit op het niveau van een enkel virion te doen:"HIV heeft meerdere manieren om hetzelfde te doen. Dit is het geval voor celpenetratie, bijvoorbeeld. Het is dus zeker nuttig om precies te kunnen zien hoe de individuele hiv-virions zich gedragen."

Om dit te behalen, de onderzoekers gebruikten fluorescentiebeeldvorming met één molecuul. Ze ontwikkelden een genetisch gemodificeerd hiv-virion dat in staat was de cel te infecteren, maar zich er niet in kon voortplanten. Het virion was geprogrammeerd om een ​​fluorescerende vorm van integrase te produceren. "Hierdoor konden we de interacties van het fluorescerende integrase onder de lichtmicroscoop onderzoeken, zowel in vitro in een enkel HIV-virion als in een menselijke cel die ermee geïnfecteerd is."

"Vervolgens gebruikten we de techniek om zowel klinisch goedgekeurde als nieuw ontwikkelde hiv-remmers te bestuderen. Van sommige van deze medicijnen werd gedacht dat ze de interactie tussen integrasedeeltjes beïnvloeden. Met onze nieuwe techniek, we konden constateren dat dit inderdaad het geval was."

"Er zijn al enkele tientallen medicijnen beschikbaar voor hiv, maar verder onderzoek is essentieel. Telkens wanneer HIV zich vermenigvuldigt door een immuuncel te kapen, er is kans op mutatie, en er is geen garantie dat een hiv-medicijn die mutatie aankan. Een medicijn is mogelijk niet zo effectief in de loop van het leven van een patiënt. Bovendien, de huidige hiv-medicijnen zijn erg duur. Vandaar het belang om anti-HIV-medicatie snel en efficiënt te kunnen testen."

Het goede nieuws is dat deze nieuwe techniek breed toepasbaar is:"Het lijkt misschien verrassend, maar we kunnen ook een genetisch gemodificeerde versie van een gevaarlijk virus gebruiken om andere ziekteverwekkers te onderzoeken. Eigenlijk, we hebben een nano-reageerbuis gemaakt van een hiv-virion, waarbinnen eiwitinteracties kunnen worden bestudeerd. In principe, we kunnen elk eiwit fluorescerend maken, of het nu van HIV is, van een andere ziekte of van een menselijke cel."

"Onderzoekers bestuderen al geruime tijd eiwitinteracties, maar ze op het niveau van een enkel viraal deeltje bestuderen was tot nu toe niet mogelijk, ", zegt Jelle Hendrix. Met onze techniek kunnen wetenschappers snel veel moleculen - potentiële medicijnen - voor veel ziekten testen met minimaal materiaal. In toekomstig onderzoek zullen we zullen de techniek gebruiken om integrase-eiwitten van andere virussen te bestuderen."