Postoje antibiotici protiv opasnih bakterija, ali malo je protuotrova za liječenje akutnih virusnih infekcija. Neke se infekcije mogu spriječiti cijepljenjem, ali razvoj novih cjepiva dug je i naporan proces. Interdisciplinarni istraživački tim predvođen znanstvenicima s Tehničkog sveučilišta u Münchenu (TUM) predlaže novu strategiju za liječenje akutnih virusnih infekcija: Razvili su nanostrukture izrađene od DNK koje mogu zarobiti viruse i učiniti ih bezopasnima.

DNK nanostrukture

I prije pandemije koju je izazvao novi koronavirus, Hendrik Dietz, profesor biomolekularne nanotehnologije na Odjelu za fiziku Tehničkog sveučilišta u Münchenu, izrađivao je objekte veličine virusa koji se sami sastavljaju.

Godine 1962. biolog Donald Caspar i biofizičar Aaron Klug otkrili su geometrijske principe prema kojima se grade proteinske ovojnice virusa. Na temelju ovih geometrijskih specifikacija, Dietzeov tim je uz pomoć Setha Fradena i Michaela Hagana sa Sveučilišta Brandeis u SAD-u razvio koncept koji je omogućio proizvodnju umjetnih šupljih tijela veličine virusa.

U ljeto 2019. zapitali su se mogu li se takva šuplja tijela koristiti i kao "zamka za viruse". Kad bi ih iznutra obložili molekulama koje vežu viruse, trebala bi moći čvrsto vezati viruse i tako spriječiti njihovu cirkulaciju. Međutim, ta bi šuplja tijela morala imati dovoljno velike otvore kroz koje bi virusi mogli ući u ljuske.

"Niti jedan od predmeta koje smo u to vrijeme izradili pomoću DNK origami tehnologije ne bi mogao progutati cijeli virus; jednostavno su bili premali", kaže Dietz. "Izrada stabilnih šupljih tijela ove veličine bila je ogroman izazov."

Geometrijske strukture

Polazeći od osnovnog geometrijskog oblika ikosaedra, objekta koji se sastoji od 20 trokutastih površina, tim je odlučio izraditi šuplja tijela zamke za viruse od trodimenzionalnih, trokutastih ploča. Da bi se DNK ploče spojile u veće geometrijske strukture, rubovi moraju biti malo zakošeni. Ispravan odabir i pozicioniranje mjesta vezivanja na rubovima osiguravaju da se ploče samostalno sastave na željene predmete. 

Variranjem točke vezivanja na rubovima trokuta sad se mogu stvoriti i sfere s otvorima ili poluljuskama te koristiti kao zamke za viruse. Njihove sposobnosti uspješno su testirane na adenovirusima i jezgrama virusa hepatitisa B.

Kako bi spriječio da se čestice DNK odmah razgrade u tjelesnim tekućinama, građevne blokove ozračili su UV svjetlom i izvana obradili polietilen glikolom i oligo-lizinom. Tako su čestice bile stabilne u mišjem serumu 24 sata. Sljedeći korak je testiranje gradivnih blokova na živim miševima. 

Univerzalni princip gradnje

Bakterije imaju metabolizam. koji se može napasti na različite načine. Virusi pak nemaju vlastiti metabolizam, zbog čega su antivirusni lijekovi gotovo uvijek usmjereni protiv određenog enzima u jednom virusu. A to zahtijeva vrijeme. Ostvari li se ideja o jednostavnom mehaničkom uklanjanju virusa, to bi bilo široko primjenjivo, pa i na novonastale viruse.

Programabilni sustav bavarskih istraživača, opisan u časopisu Nature, stvara i druge mogućnosti pa bi njihovu zamku za viruse bilo moguće koristiti i kao multivalentni nosač antigena za cijepljenje, kao nosač DNK ili RNK za gensku terapiju ili kao način za unos lijekova u organizam.