Aalto-yliopiston johtamaan hankkeeseen osallistui tutkijoita myös Helsingin ja Tampereen sekä Griffithin ja Twenten yliopistoista.

Tutkijat onnistuivat muuntelemaan viruspartikkelien kokoa ja muotoa hyödyntämällä dna:sta muokattuja malleja, jotka ohjasivat kapsidiproteiinien järjestymistä.

Tutkimuksen tulokset on juuri julkaistu Nature Nanotechnology -lehdessä.

Lopputuloksena tarkkaan määritellyt rakenteet

Kapsidiproteiineja, jotka sisältävät viruksen genomin, voidaan hyödyntää tarkkaan määriteltyjen proteiinirakenteiden valmistamiseen. Syntyvät rakenteet ovat riippuvaisia viruksen kannasta ja muodoltaan yleensä ikosaedrisia tai helikaalisia.

Rakenteiden uudelleenohjelmointi avaa uusia mahdollisuuksia esimerkiksi rokotteiden kehittämisessä ja lääkkeiden kuljettamisessa elimistön sisällä.

Tutkijat pääsivät tavoitteeseensa poistamalla viruksen normaalin genomin, jonka ympärille kapsidiproteiinit tavallisesti rakentuvat.

Uuden mallin jäykkyyden varmistamiseen he käyttivät  dna-origamirakenteita. Kokonaan dna:sta koostuvat nanokokoiset rakenteet voidaan laskostaa haluttuun muotoon.

”Lähestymistapamme perustuu dna-nanorakenteiden negatiivisen varauksen ja kapsidiproteiinien positiivisesti varautuneen alueen välisiin sähköstaattisiin vuorovaikutuksiin sekä yksittäisten proteiinien välisiin luontaisiin vuorovaikutuksiin”, kertoo väitöskirjatutkija Iris Seitz Aalto-yliopistosta.

Käyttämällä dna-origamia mallina tutkijat ohjasivat kapsidiproteiinit sekä pituudeltaan että halkaisijaltaan tarkkaan määritellyiksi rakenteiksi.

Monikäyttöinen menetelmä

”Lähestymistapamme on monikäyttöinen eikä rajoitu vain yhteen kapsidiproteiinityyppiin, kunhan proteiinilla vain on positiivisesti varautunut alue”, sanoo tutkimushanketta johtanut Aallon professori Mauri Kostiainen.

”Osoitimme tämän neljän eri viruksen kapsidiproteiineilla. Lisäksi mallia voidaan säätää sovelluskohtaisesti, esimerkiksi integroimalla origamiin rna:ta, josta voidaan myöhemmin tuottaa proteiineja.”

Dna-origamirakenteiden ongelma on, että ne voivat olla epävakaita, etenkin jos läsnä on dna:ta hajottavia entsyymejä.

Tutkijat huomasivat kuitenkin testeissään, että proteiinikerros suojaa tehokkaasti kapseloituja dna-nanorakenteita hajoamiselta.

”Yhdistämällä tämä suojaus nukleiinihappo-origamin toiminnallisiin ominaisuuksiin, kuten mahdollisuuteen toimittaa dna:ta tai lähetti-rna:ta yhdessä muiden molekyylien kanssa, uskomme että lähestymistapamme tarjoaa mielenkiintoisia tulevaisuuden suuntia biolääketieteelle.”

(Kuva Mauri Kostiainen) Dna-origaminanorakenteita (sininen) voidaan hyödyntää viruspartikkelien (harmaa) jäsentelyyn haluttuihin muotoihin. Alkuperäinen kapsidiproteiini on kuvattuna vihreä-harmaana.

Lue myös:

Uutta tietoa lääkeaineiden dna-kuljettimista

Tutkijat ohjaavat synteettistä dna-rakennetta valolla