{"id":300381,"date":"2021-07-20T17:00:00","date_gmt":"2021-07-20T15:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/innovationorigins.com\/?p=300381"},"modified":"2021-07-20T17:00:00","modified_gmt":"2021-07-20T15:00:00","slug":"viren-falle-aus-dna-material-koennte-coronaviren-unschaedlich-machen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/viren-falle-aus-dna-material-koennte-coronaviren-unschaedlich-machen\/","title":{"rendered":"Viren-Falle aus DNA-Material k\u00f6nnte Coronaviren unsch\u00e4dlich machen"},"content":{"rendered":"\n

Die Coronapandemie und das SARS-CoV-2-Virus sind nur ein Beispiel daf\u00fcr, dass es gegen Virus-Infektionen in den meisten F\u00e4llen kein Gegenmittel gibt. Und auch Impfungen bieten nicht immer einen kompletten Schutz. Im Gegensatz zu Bakterien, gegen die im Allgemeinen Antibiotika zur Therapie eingesetzt werden, ist die Medizin bei Viren in der Regel machtlos. Forscher der Technischen Universit\u00e4t M\u00fcnchen (TUM)<\/a>, des Helmholtz Zentrums M\u00fcnchen<\/a> und der Brandeis University (USA)<\/a> haben nun eine Methode entwickelt, mit der Virus-Infektionen in Zukunft geheilt werden k\u00f6nnten.<\/p>\n\n\n\n

DNA-Origami<\/h3>\n\n\n\n

Diese “Virenfalle” basiert auf Erkenntnissen des Biologen Donald Caspar und des Biophysikers Aaron Klug, die 1962 herausgefunden haben, nach welchen geometrischen Gesetzm\u00e4\u00dfigkeiten die Proteinh\u00fcllen von Viren aufgebaut sind. Sp\u00e4ter entwickelte Hendrik Dietz, Professor f\u00fcr Biomolekulare Nanotechnologie am Physik-Department der TU M\u00fcnchen, mit seinem Team mit Unterst\u00fctzung von Seth Fraden und Michael Hagan von der Brandeis University in den USA eine M\u00f6glichkeit, k\u00fcnstliche Hohlk\u00f6rper in Virengr\u00f6\u00dfe herzustellen.<\/p>\n\n\n\n

Einige Monate vor Ausbruch der Coronapandemie, im Sommer 2019, kam das Team auf die Idee der “Virenfalle”. W\u00fcrde man Nanokapseln aus DNA \u2013 dem Material, aus dem unser Erbgut besteht \u2013 mit Virus-bindenden Molek\u00fclen auskleiden, sollten sie Viren einschlie\u00dfen und somit unsch\u00e4dlich machen k\u00f6nnen. Nat\u00fcrlich m\u00fcssten diese Hohlk\u00f6rper \u00fcber ausreichend gro\u00dfe \u00d6ffnungen verf\u00fcgen, damit die Viren auch ins Innere gelangen k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

“Keines der Objekte, die wir bis dato mit der Technologie des DNA-Origami gebaut hatten, w\u00e4re in der Lage gewesen, ein ganzes Virus sicher einschlie\u00dfen zu k\u00f6nnen \u2013 sie waren schlicht zu klein\u201c, sagt Hendrik Dietz r\u00fcckblickend. “Stabile Hohlk\u00f6rper von dieser Gr\u00f6\u00dfe zu bauen, war eine riesige Herausforderung.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Virusfalle im Baukasten-Prinzip<\/h3>\n\n\n\n

Das Team entschied sich schlie\u00dflich ihre “Falle” auf einem Ikosaeder zu basieren, einem Objekt, aus 20 Dreiecksfl\u00e4chen besteht, und baute die Hohlk\u00f6rper f\u00fcr die Virenfalle aus dreidimensionalen, dreieckigen Platten auf. Die Kanten wurden etwas abgeschr\u00e4gt, damit sich die DNA-Platten sich zu gr\u00f6\u00dferen geometrischen Gebilden zusammensetzen k\u00f6nnen. Die richtige Wahl und Positionierung von Bindungsstellen auf den Kanten w\u00fcrden dann daf\u00fcr sorgen, dass die Platten sich von selbst zu den gew\u00fcnschten Objekten zusammensetzen, erkl\u00e4rt Dietz.<\/p>\n\n\n\n

“Auf diese Weise k\u00f6nnen wir nun Form und Gr\u00f6\u00dfe der gew\u00fcnschten Objekte durch die exakte Form der Dreiecksplatten programmieren\u201c, so der Wissenschaftler. “Inzwischen k\u00f6nnen wir Objekte mit bis zu 180 Untereinheiten erzeugen und erreichen Ausbeuten von bis zu 95 Prozent. Der Weg dahin war allerdings recht steinig, mit vielen Iterationen.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Blockierung von 80 Prozent<\/h3>\n\n\n\n

Durch Variationen der Bindungsstellen an den Kanten der Dreiecke k\u00f6nnen geschlossene Hohlkugeln ebenso produziert werden wie auch Kugeln mit \u00d6ffnungen oder Halbschalen, die dann auch als Virenfallen verwendet werden k\u00f6nnen. Die Forscher haben die Virusfallen gemeinsam mit dem Team von Prof. Ulrike Protzer, Leiterin des Instituts f\u00fcr Virologie der TUM und Direktorin des Instituts f\u00fcr Virologie am Helmholtz-Zentrum M\u00fcnchen, an Adeno-assoziierten Viren und Hepatitis-B-Virus-Kernen getestet.<\/p>\n\n\n\n

“Schon eine einfache Halbschale passender Gr\u00f6\u00dfe zeigt eine messbare Reduzierung der Aktivit\u00e4t der Viren\u201c, sagt Hendrik Dietz. “Bringen wir auf der Innenseite f\u00fcnf Bindungsstellen f\u00fcr das Virus an, beispielsweise passende Antik\u00f6rper, erreichen wir bereits eine Blockierung des Virus von 80 Prozent, bauen wir mehr ein, erreichen wir eine komplette Blockade.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Um zu verhindern, das K\u00f6rperfl\u00fcssigkeiten, die DNA-Partikel gleich wieder abbauen, wurden die fertigen Bausteine mit UV-Licht bestrahlt und au\u00dfen mit Polyethylenglykol und Oligolysin behandelt. In M\u00e4useserum blieben die Partikel dann auch \u00fcber 24 Stunden stabil.<\/p>\n\n\n\n

Universelles Bauprinzip<\/h3>\n\n\n\n

Der n\u00e4chste Schritt sei nun, die Bausteine an lebenden M\u00e4usen zu testen, sagt Dietz. “Wir sind sehr zuversichtlich, dass dieses Material auch vom menschlichen K\u00f6rper gut vertragen wird.\u201c Prof. Ulrike Protzer erkl\u00e4rt, Bakterien h\u00e4tten einen Stoffwechsel, weshalb man sie sie auf verschiedenen Wegen angreifen k\u00f6nne. “Viren haben dagegen keinen eigenen Stoffwechsel, antivirale Medikamente richten sich daher fast immer gezielt gegen ein bestimmtes Enzym eines einzelnen Virus. Eine solche Entwicklung kostet Zeit. Sollte sich die Idee realisieren lassen, Viren einfach mechanisch zu eliminieren, so w\u00e4re das breit anwendbar und damit ein wichtiger Durchbruch insbesondere f\u00fcr neu auftretende Viren.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Die Herstellungskosten f\u00fcr die Virenfallen sind laut Aussagen der Forscher biotechnologisch in Massenproduktion vertretbar. “Neben der vorgeschlagenen Anwendung als Virusfalle bietet unser programmierbares System auch noch weitere M\u00f6glichkeiten\u201c, sagt Hendrik Dietz. \u201eDenkbar w\u00e4re es auch als multivalenter Antigentr\u00e4ger f\u00fcr Impfungen, als DNA- oder RNA-Tr\u00e4ger f\u00fcr die Gentherapie oder als Transportvehikel f\u00fcr Arzneimittel einzusetzen.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Titelbild<\/em><\/strong>: Auf der Innenseite mit Virus-bindenden Molek\u00fclen ausgekleidet, binden Nano-Halbschalen aus DNA-Material Viren an sich und machen sie damit unsch\u00e4dlich. Bild: Elena-Marie Willner \/ DietzLab<\/em> <\/p>\n\n\n\n

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