Hasta la fecha, no existen antídotos eficaces contra la mayoría de las infecciones virales. Un equipo de investigación interdisciplinario de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) ha desarrollado ahora un nuevo enfoque:envuelven y neutralizan virus con nanocápsulas diseñadas a partir de material genético utilizando el método de origami de ADN. La estrategia ya ha sido probada contra hepatitis y virus adenoasociados en cultivos celulares. También puede resultar eficaz contra los virus corona.

Hay antibióticos contra bacterias peligrosas, pero pocos antídotos para tratar infecciones virales agudas. Algunas infecciones se pueden prevenir mediante la vacunación, pero el desarrollo de nuevas vacunas es un proceso largo y laborioso.

Ahora, un equipo de investigación interdisciplinario de la Universidad Técnica de Munich, el Helmholtz Zentrum München y la Brandeis University (EE. UU.) proponen una nueva estrategia para el tratamiento de infecciones virales agudas:el equipo ha desarrollado nanoestructuras hechas de ADN, la sustancia que compone nuestro material genético, que pueden atrapar virus y hacerlos inofensivos.

Nanoestructuras de ADN

Incluso antes de que la nueva variante del virus corona pusiera al mundo en suspenso, Hendrik Dietz, Catedrático de Nanotecnología Biomolecular en el Departamento de Física de la Universidad Técnica de Munich, y su equipo estaban trabajando en la construcción de objetos del tamaño de un virus que se ensamblan solos.

En 1962, el biólogo Donald Caspar y el biofísico Aaron Klug descubrieron los principios geométricos según los cuales se construyen las envolturas proteicas de los virus. Basado en estas especificaciones geométricas, el equipo de Hendrik Dietz en la Universidad Técnica de Munich, con el apoyo de Seth Fraden y Michael Hagan de la Universidad de Brandeis en EE. UU., desarrolló un concepto que hizo posible producir cuerpos huecos artificiales del tamaño de un virus.

En el verano de 2019, El equipo preguntó si esos cuerpos huecos también podrían usarse como una especie de "trampa de virus". Si estuvieran revestidos con moléculas de unión a virus en el interior, deben poder unir los virus con fuerza y ​​así poder sacarlos de la circulación. Para esto, sin embargo, los cuerpos huecos también deberían tener aberturas suficientemente grandes a través de las cuales los virus puedan entrar en las cáscaras.

"Ninguno de los objetos que habíamos construido con la tecnología de origami de ADN en ese momento habría podido engullir un virus completo; simplemente eran demasiado pequeños, ", dice Hendrik Dietz en retrospectiva." Construir cuerpos huecos estables de este tamaño fue un gran desafío ".

El kit para una trampa de virus

Partiendo de la forma geométrica básica del icosaedro, un objeto formado por 20 superficies triangulares, el equipo decidió construir los cuerpos huecos para la trampa de virus a partir de tres dimensiones, placas triangulares.

Para que las placas de ADN se ensamblen en estructuras geométricas más grandes, los bordes deben estar ligeramente biselados. La elección y el posicionamiento correctos de los puntos de unión en los bordes aseguran que los paneles se autoensamblen a los objetos deseados.

"De este modo, ahora podemos programar la forma y el tamaño de los objetos deseados usando la forma exacta de las placas triangulares, ", dice Hendrik Dietz." Ahora podemos producir objetos con hasta 180 subunidades y lograr rendimientos de hasta el 95 por ciento. La ruta que hubo sin embargo, bastante rocoso, con muchas iteraciones ".

Los virus se bloquean de forma fiable

Variando los puntos de unión en los bordes de los triángulos, Los científicos del equipo no solo pueden crear esferas huecas cerradas, pero también esferas con aberturas o medias carcasas. A continuación, se pueden utilizar como trampas de virus.

En cooperación con el equipo de la Prof. Ulrike Protzer, director del Instituto de Virología de TUM y director del Instituto de Virología del Helmholtz Zentrum München, el equipo probó las trampas de virus en virus adenoasociados y núcleos del virus de la hepatitis B.

"Incluso una simple media concha del tamaño correcto muestra una reducción medible en la actividad del virus, ", dice Hendrik Dietz." Si colocamos cinco sitios de unión para el virus en el interior, por ejemplo anticuerpos adecuados, ya podemos bloquear el virus en un 80 por ciento, si incorporamos más, logramos un bloqueo completo ".

Para evitar que las partículas de ADN se degraden inmediatamente en los fluidos corporales, el equipo irradió los bloques de construcción terminados con luz ultravioleta y trató el exterior con polietilenglicol y oligolisina. Por tanto, las partículas fueron estables en suero de ratón durante 24 horas.

Un principio de construcción universal

Ahora, el siguiente paso es probar los componentes básicos en ratones vivos. "Estamos muy seguros de que este material también será bien tolerado por el cuerpo humano, "dice Dietz.

"Las bacterias tienen un metabolismo. Podemos atacarlas de diferentes formas, "dice la profesora Ulrike Protzer." Virus, por otra parte, no tienen su propio metabolismo, razón por la cual los medicamentos antivirales casi siempre se dirigen contra una enzima específica en un solo virus. Tal desarrollo lleva tiempo. Si se puede realizar la idea de eliminar los virus de forma mecánica, esto sería ampliamente aplicable y, por lo tanto, un avance importante, especialmente para virus emergentes.

Los materiales de partida para las trampas de virus se pueden producir biotecnológicamente en masa a un costo razonable. "Además de la aplicación propuesta como trampa de virus, nuestro sistema programable también crea otras oportunidades, ", dice Hendrik Dietz." También sería concebible utilizarlo como un portador de antígeno multivalente para vacunas, como portador de ADN o ARN para terapia génica o como vehículo de transporte de medicamentos ".