Lading verspreiden zoals virussen dat doen

Virussen veroorzaken vaak veel ellende bij de mensen, dieren en planten die ze infecteren. En dat doen ze op een, voor hen, ongelooflijk handige en efficiënte manier. Ze kapen als het ware de geïnfecteerde cel en gebruiken de aanwezige ‘machines’ en processen om zichzelf te vermenigvuldigen. Bovendien krijgen ze de cel zover dat deze de virusdeeltjes verpakt en lanceert om zo weer andere cellen te infecteren.

De werkwijze van virussen levert niet alleen aanknopingspunten om ze te bestrijden, maar ook ideeën voor heel andere toepassingen. Bijvoorbeeld om heel gericht geneesmiddelen in het lichaam te verspreiden. In Nature beschrijven onderzoekers van de universiteiten van Utah en Washington (beide in de Verenigde Staten) hoe ze eiwitten in een cel kunnen laten verpakken en vervolgens laten afscheiden, zodat de eiwitten in een andere cel terechtkomen. Precies zoals virussen dat doen, maar dan met – hopelijk – gunstige gevolgen. Bijvoorbeeld doordat je op deze manier ontbrekende eiwitten naar een cel kunt brengen en zo bepaalde ziekten kunt behandelen.

HIV

“We zien virussen niet langer alleen als ziekteverwekkers, maar ook als een bron van inspiratie voor nieuwe technieken”, zegt onderzoeksleider Wesley Sundquist, hoogleraar biochemie aan de universiteit van Utah, in het begeleidende persbericht. Zijn groep onderzoekt al jaren HIV, het virus dat AIDS veroorzaakt. Ze bestuderen vooral het mechanisme waarmee dit virus zich zo efficiënt door het menselijk lichaam verspreidt. Die kennis hebben ze nu gecombineerd met de expertise van de groep van Neil King aan het Institute for Protein Design van de universiteit van Washington. Eerder dit jaar beschreef NEMO Kennislink de uit eiwitten opgebouwde, zelf-assemblerende ‘nanovoetballen’ van deze groep. Deze nanovoetballen, of beter: nanokooitjes, zijn hol en kunnen ladingen vervoeren, zoals andere eiwitten of therapeutische moleculen.

Aan het genetische materiaal dat de instructies voor het bouwen van de nanokooitjes bevat, hebben de samenwerkende groepen twee andere sets instructies toegevoegd. De ene set zorgt ervoor dat bepaalde enzymen in de cel een vettige ‘staart’ aan het kooitje binden, waardoor dit zich in de celmembraan kan nestelen. De andere set mobiliseert het ESCRT-systeem (spreek uit: escort) van de cel. Een toepasselijke naam, want dit transportsysteem vormt een uitstulping in de celmembraan die vervolgens als apart belletje vrijkomt buiten de cel.

Elegante combinatie

Door de drie onderdelen te combineren ontstaat een nieuw eiwit, EPN-01, dat zelf een hol nanokooitje vormt en zich daarna met andere nanokooitjes in een membraan laat verpakken, waardoor ze de cel kunnen verlaten. “Het combineren van de drie functionaliteiten in een doorlopend stuk genetisch materiaal vind ik heel elegant”, reageert Jan van Hest, hoogleraar Bio-Organische Chemie aan de Technische Universiteit Eindhoven desgevraagd. “Maar ik vind dit resultaat vooral mooi omdat de onderzoekers laten zien dat je met die zelf-assemblerende nanokooitjes echt iets kunt doen.”

Dat tonen de auteurs aan door in de kooitjes een detectie-eiwit mee te verpakken en bovendien te zorgen dat er ook een fusie-eiwit meegaat in het belletje dat de cel verlaat. Het fusie-eiwit zorgt ervoor dat er een koppeling ontstaat tussen het belletje en de celmembraan van een andere cel, waardoor de inhoud vrijkomt in die cel. Het detectie-eiwit bereikt inderdaad andere cellen, zo laat de publicatie zien. Dat biedt de belofte dat ook nuttige eiwitten of andere therapeutische stoffen op deze manier vervoerd en afgeleverd kunnen worden.