Trappole di DNA per bloccare i virus: la nuova tecnologia per intrappolare i virus e renderli innocui

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Ad oggi contro la maggior parte delle infezioni virali non esiste un farmaco efficace, e gli studi condotti sulle trappole fatte di DNA da un team di ricerca tedesco rappresenta uno degli approcci più innovativi. I ricercatori dell’Università tecnica di Monaco (TUM), dell’Helmholtz Zentrum München e della Brandeis University (USA) hanno messo a punto una strategia nuova per combattere i virus e renderli innocui.

Secondo le loro sperimentazioni i corpi cavi fatti di materiale DNA hanno la capacità di catturare i virus come in una trappola, sfruttando delle nanocapsule realizzate con materiale genetico. Questo metodo è stato testato con successo sul virus delle epatiti e su quelli adeno-associati, ma il gruppo di lavoro prevede che si possa utilizzare anche contro i Coronavirus. I risultati della ricerca pubblicati nella rivista “Nature Materials” riferiscono che le trappole fatte di DNA rappresentano una valida arma contro i virus.

Trappole fatte di DNA per bloccare virus

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Se gli antibiotici sono teoricamente la strategia vincente contro i batteri, ad oggi non esiste un’arma per tutti i virus visto che le vaccinazioni possono proteggere da alcune infezioni. La ricerca, la produzione e la sperimentazione delle vaccinazioni si confermano non solo costose ma anche dispendiose in termini di tempo.

Trappole fatte di DNA per bloccare i virus: la sperimentazione

Il team di ricerca ha studiato un principio completamente nuovo per combattere i virus, sviluppando delle nanostrutture dal DNA per catturare gli agenti virali. I ricercatori hanno impiegato una tecnica nota con il nome di DNA origami. Un approccio scientifico le cui basi di implementazione risalgono al 1962, quando il biologo Donald Caspar ed il biofisico Aaron Klug hanno scoperto i principi geometrici in base ai quali sono costruiti gli involucri proteici dei virus. Sfruttando simili conoscenze, i ricercatori hanno progettato un corpo cavo artificiale delle dimensioni di un virus, come nello studio attuale.

La prima trappola fatta di DNA contro i virus è stata messa a punto nell’estate del 2019: il team di ricerca ha rivestito i corpi cavi con siti di legame per i virus. I patogeni hanno la capacità di legarsi al corpo cavo e di essere eliminati dalla circolazione, anche se i corpi cavi devono avere aperture abbastanza grandi da permettere al patogeno di entrare nel corpo cavo.

Hendrik Dietz, membro del team di studio ha spiegato: “Nessuno degli oggetti che avevamo costruito utilizzando la tecnologia degli origami del DNA fino ad oggi sarebbe stato in grado di contenere in sicurezza un intero virus, erano semplicemente troppo piccoli “.

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La costruzione di corpi cavi dalle dimensioni adeguate ha rappresentato una grande sfida per i ricercatori, che hanno alla fine costruito un corpo cavo con superfici triangolari basato sul principio dell’icosaedro con lati triangolari costituiti da materiale genetico. Inoltre i lati smussati delle singole superfici triangolari sono stati progettati con speciali punti di rilegatura, per consentire alla struttura di essere assemblata da sola. La cavità nel mezzo è grande sufficientemente per contenere i virus.

I vantaggi delle trappole fatte di DNA per bloccare i virus

Il team ha dato forma a dei nano-oggetti con un massimo di 180 subunità e modificando i punti di rilegatura ai bordi dei triangoli è possibile creare sfere cave chiuse, sfere aperte e semigusci: delle forme adatte da utilizzare per bloccare i virus. Invece l’interno è stato rivestito con speciali molecole per legare virus mirate a virus specifici: i patogeni riconoscono i siti di legame e si agganciano alla trappola rimanendo intrappolati.

Nel corso dei primi test sulle trappole fatte di DNA, sotto la guida del professor Ulrike Protzer, capo dell’Istituto di virologia presso TUM e direttore dell’Istituto di virologia presso il Centro Helmholtz di Monaco di Baviera, il team di studio le ha testate sui virus adeno-associati e sui nuclei dell’epatite virus B.

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Si sono così bloccati con successo i virus, confermando che con cinque siti di legame all’interno delle trappole circa l’80% dell’agente virale è stato inibito nei test. I ricercatori si aspettano di sperimentare le trappole sui topi per poi appurare se il materiale è tollerato anche dal corpo umano. Il professor Protzer ha precisato che si tratta di un approccio innovativo e promettente poiché i virus sono più difficili da combattere rispetto ai batteri: hanno un metabolismo con superfici di attacco differenti, mentre i virus ne sono sprovvisti ecco perché i farmaci antivirali sono specifici per un singolo virus.

“Se l’idea di eliminare semplicemente meccanicamente i virus può essere realizzata, questo sarebbe ampiamente applicabile e quindi un importante passo avanti, soprattutto per i virus emergenti” – ha spiegato Protzer ribadendo le potenzialità della tecnologia. In futuro si ipotizza la produzione di trappole fatte di DNA, realizzate in serie attraverso le biotecnologie ad un costo ragionevole, ma anche di utilizzare il corpo come mezzo di trasporto per vaccini o di sostanze attive.

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