Virussen zijn technisch gezien niet levend, maar ze kunnen levende organismen infecteren en zichzelf vermenigvuldigen. Als onderdeel van dit replicatieproces moeten ze hun genetisch materiaal verpakken in een eiwitmantel die capside wordt genoemd. De manier waarop deze verpakking plaatsvindt, is cruciaal voor het vermogen van het virus om cellen te infecteren en zich te verspreiden. Het begrijpen van dit proces is daarom belangrijk voor het ontwikkelen van antivirale behandelingen.

Moleculaire simulaties, zoals uitgevoerd met behulp van het LAMMPS-softwarepakket, kunnen waardevolle inzichten verschaffen in het capside-assemblageproces. Deze simulaties kunnen de interacties tussen de capside-eiwitten en het genetische materiaal modelleren, evenals de structurele veranderingen die optreden tijdens de assemblage. Deze informatie kan onderzoekers helpen potentiële doelwitten voor antivirale medicijnen te identificeren en nanocontainers te ontwerpen die het verpakkingsmechanisme van het virus voor medicijnafgifte nabootsen.

Een voorbeeld van hoe simulaties zijn gebruikt om de assemblage van capside te bestuderen, is een studie gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications in 2018. In deze studie gebruikten onderzoekers LAMMPS om de zelfassemblage van de capside van het humaan papillomavirus (HPV) te simuleren. De simulaties onthulden de structurele details van het capside-assemblageproces en identificeerden belangrijke interacties tussen de capside-eiwitten. Deze informatie zou kunnen worden gebruikt om medicijnen te ontwerpen die zich op deze interacties richten en voorkomen dat het virus zich vermenigvuldigt.

Een ander voorbeeld is een studie gepubliceerd in het tijdschrift ACS Nano in 2019. In deze studie gebruikten onderzoekers LAMMPS om de zelfassemblage van een nanocontainer te simuleren, geïnspireerd door de capside van het cowpea-mozaïekvirus (CPMV). Uit de simulaties bleek dat de nanocontainer met succes een medicijnmolecuul kon verpakken en afleveren aan kankercellen. Deze studie laat zien hoe simulaties kunnen worden gebruikt om nanocontainers voor medicijnafgifte te ontwerpen die de efficiënte verpakkingsmechanismen van virussen nabootsen.

Samenvattend kunnen simulaties van de assemblage van viruscapsides waardevolle inzichten verschaffen in het replicatieproces van virussen en helpen bij het identificeren van doelwitten voor antivirale geneesmiddelen. Deze simulaties kunnen ook worden gebruikt om nanocontainers te ontwerpen voor medicijnafgifte die de efficiënte verpakkingsmechanismen van het virus nabootsen.