Метод ДНК-оригами: имитация вируса для борьбы с ВИЧ и коронавирусом

|

В условиях пандемии глобальной проблемой является разработка эффективных вакцин и организация процесса вакцинации, над которой работают ведущие ученые всего мира. Американские специалисты из Массачусетского университета технологий предложили применить ДНК-оригами метод получения вакцин.

Подобная уже создана ими от ВИЧ и тестируется на добровольцах. Теперь они работают над вакциной от короновируса. В июне 2020 года журнал «Природа и Нанотехнология» опубликовал результаты исследований.

Впервые технология направленного моделирования ДНК- молекул была представлена Надрианом Симоном 40 лет назад. 16 марта 2006 год ученый Пол Ротемунд из Сalifornia Institute of Technology (Caltech) в журнале «Природа и Нанотехнология» опубликовал статью, в которой описана технология ДНК-оригами. Она даёт возможность создавать двух и трёхмерные формы из молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты, самостоятельно собирающиеся в запрограммированные объекты. Они могут иметь самую разную необходимую геометрию как плоскую, так и пространственную. Данная технология имеет высокий практический потенциал использования в медицине для контролируемой транспортировки лекарств к месту назначения.

Как действует метод ДНК-оригами?

С 2016 года в Массачусетской лаборатории под руководством Даррелла Ирвина и Марка Бате разрабатываются компьютерные программы для проектирования трёхмерных ДНК, подобных вирусам. Это дало возможность создать уникальную вакцину нового поколения. Для этого синтезированные ДНК-оригами исследователи покрывали белками (антигенами), выделенными с поверхности вируса ВИЧ, которые связаны с белком gp120. Активность вакцины зависит от порядка расположения антигенов, покрывающих поверхность синтезированного вируса. Основная задача получить реакцию В-клеток и иммунной системы максимального уровня. Исследователи определили рациональное расположение антигенов. Оказалось, что их расположение не должно быть слишком плотным, как считалось ранее. Оптимальная дистанция должна обеспечивать свободный доступ к ним В-клеток.

Получение вакцин при помощи метода ДНК-оригами

Успешные результаты работы по изобретению вакцины ВИЧ создали потенциальную возможность разработки других прогрессивных вакцин. Сейчас основной угрозой для здоровья человечества является короновирус (SARS-CoV-2). Поэтому лаборатория, возглавляемая Марком Бате, совместно с научно-исследовательскими организациями США активно работают над созданием вакцины от COVID-19. Большим успехом стало то, что им удалось снять с поверхности вируса белок, являющийся антигеном. После он был размещён на поверхности ДНК-оригами по тому же принципу, как и для вакцины против ВИЧ. Сейчас новая вакцина тестируется на мышах.

По мнению разработчиков данная нанотехнология, позволит в будущем создавать поливалентные вакцины при помощи размещения антигенов разных вирусов и их возможных мутаций на поверхности ДНК-оригами.