با تلاش پژوهشگران؛

ساختار جدیدی از DNA ویروس‌ها را به دام می‌اندازد

پژوهشگران آلمانی و آمریکایی با استفاده از رشته‌های DNA ساختاری ایجاد کردند که می‌تواند با کارایی بالا ویروس‌ها را به دام اندازد.

کد خبر: ۹۴۹۸۸۰

يکشنبه - ۲۷ تير ۱۴۰۰ / July 18, 2021

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، هیچ پادزهر موثری در برابر بیشتر عفونت‌های ویروسی وجود ندارد. یک تیم تحقیقاتی بین رشته‌ای در دانشگاه صنعتی مونیخ رویکرد جدیدی برای مقابله با این عفونت‌ها ارائه کرده است. آن‌ها ویروس‌ها را با کپسول‌های نانو به دام انداخته و از بین می‌برند، کپسو‌ل‌هایی که با استفاده از روش DNA اوریگامی ساخته شده‌اند. این راهبرد پیش از این در محیط کشت سلولی علیه هپاتیت و ویروس‌های مرتبط با آدنو آزمایش شده است. این فناوری همچنین ممکن است در برابر ویروس‌های کرونا موثر باشد.

آنتی‌بیوتیک علیه باکتری‌های خطرناک وجود دارد، اما داروی اندکی برای درمان عفونت‌های حاد ویروسی وجود دارد. با واکسیناسیون می‌توان از برخی عفونت‌ها جلوگیری کرد، اما تولید واکسن‌های جدید یک روند طولانی و طاقت‌فرسا است.

به تازگی یک تیم تحقیقاتی بین رشته‌ای از دانشگاه صنعتی مونیخ، هلمهولتز زنتروم مونشن و دانشگاه براندایس (آمریکا) راهبرد جدیدی را برای درمان عفونت‌های حاد ویروسی ارائه کرده‌اند. این تیم، ساختار‌های نانو ایجاد شده از DNA، را برای این کار ارائه کرده‌اند.

حتی قبل از آنکه ویروس کرونای جدید دنیا را دربر گیرد، هندریک دیتز، استاد نانوفناوری بیومولکولی در گروه فیزیک دانشگاه صنعتی مونیخ و تیمش در حال ساخت اجسامی به اندازه ویروس بودند که خودشان مونتاژ می‌شوند.

در سال ۱۹۶۲، دونالد کاسپار، زیست‌شناس و آرون کلوگ، بیوفیزیک‌دان، اصول هندسی را کشف کردند که طبق آن پاکت پروتئینی ویروس‌ها ساخته می‌شود. براساس این مشخصات هندسی، محققان مفهومی را ایجاد کردند که امکان تولید اجسام توخالی مصنوعی به اندازه ویروس را فراهم می‌کند.

در تابستان ۲۰۱۹، پژوهشگران به بررسی این موضوع پرداختند که آیا چنین اجسام توخالی می‌تواند به عنوان نوعی «دام ویروس» نیز مورد استفاده قرار گیرد. اگر قرار باشد داخل آن‌ها با مولکول‌های اتصال‌دهنده ویروس پوشانده شود، باید بتوانند ویروس‌ها را محکم بگیرد و آن‌ها را از گردش در داخل بدن خارج کنند. برای این منظور، اجسام توخالی نیز باید دهانه‌هایی به اندازه کافی بزرگ داشته باشند که از طریق آن‌ها ویروس‌ها بتوانند وارد شوند.

هندریک دیتز می‌گوید: «هیچ یک از اشیایی که در آن زمان با استفاده از فناوری DNA اوریگامی ساخته بودیم قادر به بلعیدن یک ویروس کامل نبودند، آن‌ها خیلی کوچک بودند. ساخت بدنه‌های توخالی پایدار به این اندازه یک چالش بزرگ بود.»

آن‌ها از یک شکل اولیه هندسی icosahedron، جسمی که از ۲۰ سطح مثلثی تشکیل شده است، تصمیم به ساخت اجسام توخالی برای به دام انداختن ویروس کردند. برای اینکه صفحات DNA در ساختار‌های هندسی بزرگتر جمع شوند، لبه‌ها باید کمی اریب باشند. انتخاب صحیح و قرارگیری نقاط اتصال در لبه‌ها این اطمینان را ایجاد می‌کند که سازه با ساختار از پیش تعیین‌شده مونتاژ می‌شود. هندریک دیتز می‌گوید: «به این ترتیب اکنون می‌توانیم شکل و اندازه اجسام مورد نظر را با استفاده از شکل دقیق صفحات مثلثی برنامه‌ریزی کنیم. اکنون می‌توانیم اجسام با حداکثر ۱۸۰ زیر واحد را تولید و بازدهی تا ۹۵ درصد را بدست آوریم. با این وجود مسیر بسیار دشوار بود و چالش‌های زیادی داشت.»

پژوهشگران این پروژه دام‌های ویروسی را روی ویروس هپاتیت B آزمایش کردند. هندریک دیتز می‌گوید: «حتی یک نیم پوسته ساده در اندازه مناسب نیز کاهش قابل توجهی در فعالیت ویروس را نشان می‌دهد. اگر پنج محل اتصال برای ویروس در داخل ساختار قرار دهیم، می‌توانیم ویروس را تا ۸۰ درصد به دام اندازیم، اگر از صفحه‌های بیشتر استفاده کنیم، به انسداد کامل دست خواهیم یافت.»

برای جلوگیری از تخریب سریع ذرات DNA در مایعات بدن، این تیم اشعه ماوراء بنفش روی بلوک‌های ساختمانی مونتاژ شده تابیدند و سطح خارجی آن را با پلی اتیلن گلیکول و الیگولیزین برهم‌کنش دادند. ساختار ایجاد شده به مدت ۲۴ ساعت در سرم موش پایدار بود.