Как поверхность вирусов помогает инженерам изучать применение вакцин и генной терапии

Вирусы нелегко охарактеризовать. Но это очень важно, потому что возможность быстрого прогнозирования поверхностного заряда вирусов открывает новые возможности для очистки вакцин и проведения генной терапии для лечения заболеваний глаз и мышечной дистрофии.

Кэрин Хелдт, директор Института исследований в области здравоохранения Мичиганского технологического университета, изучает химию поверхности вирусов. Ее последняя статья, опубликованная в Langmuir, посвящена использованию поверхностного заряда для определения изоэлектрической точки вируса, распространенного способа характеризации вирусов.

Инновация заключается в том, что вместо объемной характеристики она делает это, используя метод из одной частицы.

«Существуют массовые методы, в которых мы помещаем вирус в раствор и ищем решение. Но если ваш вирус не полностью очищен - что также трудно сделать - тогда массовая характеристика означает, что вы охарактеризуете весь состав раствора».

Чтобы улучшить точность, Хельдт предлагает одночастичный метод, который использует атомно-силовую микроскопию (АСМ). Адгезию между зондом AFM и липкими вирусными поверхностями можно измерить - это называется химическая силовая микроскопия (CFM).

«Вирусы - это сложные молекулы, в которых много разных химикатов», - сказал Хельдт, добавив, что как большая сложная молекула вирус достигает своей изоэлектрической точки, когда все его отрицательные и положительные заряды уравновешиваются. «При определенном рН вирус имеет нейтральный заряд. Поэтому, если мы хотим, чтобы вирус имел положительный заряд, мы помещаем рН ниже изоэлектрической точки и наоборот».

Это означает, что команда Хельдт может сделать зонд АСМ положительным или отрицательным, а затем сканировать раствор при разных значениях pH, чтобы определить изоэлектрическую точку вируса. Чтобы убедиться, что этот метод работает, команда использовала два вируса: паровирус свиней без оболочки (PPV), имеющий хорошо документированную изоэлектрическую точку, и вирус диареи крупного рогатого скота (BVDV), у которого нет известной изоэлектрической точки. Методы совпали.

«Так что теперь мы можем попытаться предсказать условия хроматографии с небольшим количеством вируса. Кроме того, у нас есть предварительные данные, которые показывают, что это может быть полезно для производства вирусов, которые можно модифицировать и использовать для нацеливания на определенные гены, чтобы помочь с такими заболеваниями, как мышечная дистрофия и некоторые заболевания сетчатки».

В обоих случаях для хроматографии и генной терапии меньше значит больше. В организме или вакцине не требуется большого количества вируса, чтобы нанести ущерб; одночастичные методы могут дать больше ответов с меньшим образцом. Для генной терапии использование неактивных вирусных капсидов, с которыми иммунная система организма будет бороться, не является идеальным лечением; CFM могла бы легче отличить неактивные от активных капсидов, которые затем могли быть очищены для более эффективного лечения.

Как биомедицинский инженер, Хельдт стремится объединить фундаментальное понимание химии вирусов и их приложений. Уточняя характеристику вируса, одночастичные методы могут упростить несколько медицинских процессов, включая производство вакцин и генную терапию.

На основе информации сайта: https://nanoafm.ru/