Je leest:

Licht schakelt transport met virusdeeltjes

Licht schakelt transport met virusdeeltjes

Auteur: | 28 maart 2010

Onderzoekers van de Radboud Universiteit Nijmegen hebben hun methode verbeterd om lege virussen te gebruiken als transportdeeltjes. Ze maakten een soort lichtgevoelig moleculair klittenband om de nanocontainertjes in clusters aan elkaar te koppelen. Daardoor houden ze hun inhoud veel langer vast. Met een simpele lichtpuls is vervolgens precies op de juiste plaats de vrijgave te bewerkstellingen: van medicijnen, of van bouwstenen voor elektronica.

‘Chemische virologie’, noemt onderzoeksleider professor Roeland Nolte de toepassing van virussen als functionele nanocontainertjes. Samen met zijn medewerker Jeroen Cornelissen, inmiddels hoogleraar aan de Universiteit Twente, verzon hij een methode om een virus van zijn ziekmakende inhoud te ontdoen en vervolgens zodanig te veranderen dat je er iets mee kunt transporteren.

De Nijmegenaren gebruiken het CCMV-virus, dat voor deze toepassing bijzonder geschikt is. De mantel van het virus heeft openingen waar kleine moleculen doorheen kunnen. Bovendien is de grootte van de opening afhankelijk van de zuurgraad (pH) van de omgeving. Dat maakt het mogelijk om het virus (uiteraard na verwijdering van het ziekmakende virale DNA) te gebruiken voor het transport van medicijnen. Het idee is om de therapeutische moleculen buiten het lichaam in de virusbolletjes te brengen en die vervolgens te injecteren. Binnenin laten ze dan langzaam hun inhoud los. Of juist sneller, op plaatsen waar de pH optimaal is voor vrijgave.

Het CCMV virus. De afkorting staat voor cowpea chlorotic mottle virus en het is actief in de plantenwereld. CCMV zorgt vooral voor ziekten bij planten van de Vigna unguiculata familie. Variëteiten daarvan zijn in het Nederlands bekend als aspergebonen en kouseband. Het virus is ongeveer dertig nanometer in doorsnede.
National Center for Biotechnology Information (VS)

Dendronen

Een nadeel van deze aanpak is dat er nauwelijks controle meer is over de virusdeeltjes als ze eenmaal zijn ingespoten. Met lichtgevoelig moleculair klitteband brengen de Nijmeegse chemici daar nu verandering in.

Het klitteband bestaat uit dendronen, dat zijn vertakte polymeerketens met een vaste lengte. De onderzoekers gaven de dendronen ‘plakkerige’ uiteinden waardoor ze gemakkelijk aan meerdere virusbolletjes tegelijk vastkleven. Uit een mengsel van virusbolletjes en ‘plak-dendronen’ ontstaan zo vanzelf ‘klonten’ van vele honderden virusdeeltjes. Deze klonten of clusters zijn ongeveer een micrometer in doorsnede. Ter vergelijking: een rode bloedcel is ongeveer twee micrometer dik. Dat betekent dat de clusters in principe in alle uithoeken van de menselijke bloedsomloop terecht kunnen komen.

Voorbeeld van een dendron gebruikt in het Nijmeegse onderzoek. Dendronen zijn vertakte, boomachtige polymeren. Ze zijn ook bekend als de bouwstenen of sub-units van de grotere, bolvormige dendrimeren. De dendron-takken bestaan uit drie delen. Het blauwe middendeel (zie pijl) valt uit elkaar onder invloed van UV-licht. Het rode einddeel plakt aan de virusbolletjes.

De assemblage van de virusdeeltjes tot clusters heeft als voordeel dat hun inhoud gedurende het transport in de bloedbaan bewaard blijft. Individuele virusdeeltjes geven al direct na inspuiten hun inhoud langzaam vrij. Bovendien verhoogt de klontering de concentratie van de therapeutische moleculen.

Uiteraard kunnen de moleculen pas actief worden als ze uit de virussen komen. Vandaar dat de onderzoekers voor lichtgevoelige dendronen kozen. Een eenvoudige lichtpuls is voldoende om ze te laten desintegreren. Het idee is om dat te doen op een plaats waar de therapeutische moleculen actief moeten zijn. In de buurt van een tumor bijvoorbeeld. Daar zijn dan na de lichtpuls direct veel moleculen tegelijk voorhanden om gezamenlijk de tumor te lijf te gaan.

Zo werkt het. Links zijn de virusbolletjes tot clusters aan elkaar gekoppeld door de lichtgevoelige dendronen. Na bestraling met UV-licht vallen de dendronen uit elkaar en komen de virusdeeltjes vrij, waarna ze hun inhoud kunnen afgeven.
Radboud Universiteit / Nature Chemistry

Viruschips

Professor Nolte benadrukt dat het om verkennend laboratoriumonderzoek gaat en dat werkelijke toepassing nog niet aan de orde is. Het is bijvoorbeeld niet zo handig dat de dendronen alleen uit elkaar vallen door UV-licht. Dat dringt maar moeilijk in het lichaam door. Infraroodgevoelig klittenband zou wat dat betreft veel zinvoller zijn. Maar hij hoopt in samenwerking met het academisch ziekenhuis St. Radboud nog veel aan de methode te kunnen verbeteren.

Ondertussen gaat zijn voormalig medewerker Jeroen Cornelissen bij de Universiteit Twente aan de slag met een compleet andere toepassing. Daarbij bevatten de virusbolletjes geen medicijnen, maar magnetische deeltjes. Of nanobolletjes van goud of zilver. Het idee is om de virusclusters in een laag op een oppervlak aan te brengen en er vervolgens met een lichtbundel patronen en structuren in aan te brengen. Op de beschenen plaatsen komt de inhoud van de virusbolletjes vrij, daarbuiten niet. Deze biomoleculaire nanotechnologie biedt – hopen de onderzoekers – nieuwe mogelijkheden om elektronische schakelingen te vervaardigen.

Meer op Kennislink:

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 28 maart 2010

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.