Een val van dna-origami kan virussen vangen en voorkomen dat ze mensen besmetten

Nanotechnologie De vangtechniek werkt voor heel verschillende virussen. Zorgmedewerkers zouden het kunnen gebruiken om besmetting te voorkomen.

Kegelvormige valletjes, gemaakt van dna-origami.
Kegelvormige valletjes, gemaakt van dna-origami.

Foto Monferrer et al., Cell Reports Physical Science

Griepvirussen, coronavirussen en zikavirussen: zulke ziekteverwekkers kunnen in een kegelvormige ‘val’ worden gevangen om te voorkomen dat ze in het lichaam een menselijke cel binnendringen. Duitse onderzoekers publiceerden in de loop van twee jaar drie studies over nieuwe nanotechnologie die als antiviraal medicijn kan werken. De nieuwste studie verscheen in het wetenschappelijke tijdschrift Cell Reports Physical Science.

Bijzonder is dat het middel werkt bij een verscheidenheid aan virussen. Het middel hoeft dus niet aangepast te worden om één specifiek virus uit te schakelen. Zolang een enkel virusdeeltje groter is dan honderd nanometer dan kan de val geschikt zijn.

In zekere zin werkt de val net als natuurlijke afweer door antistoffen: hij bindt zich aan een virusdeeltje en voorkomt zo dat dit een cel binnendringt. Maar de val herkent het virus op basis van grootte en niet door de biochemische eigenschappen.

„Meer antivirale behandelingen zijn hard nodig”, zegt Hendrik Dietz. Hij is hoogleraar biomoleculaire nanotechnologie aan de Technische Universiteit München en begeleider van de studies. „Er zijn meer dan tweehonderd ziektes bekend die door virussen veroorzaakt worden, terwijl maar 5 procent daarvan met medicijnen behandeld kan worden.” Ook zijn lang niet altijd vaccins beschikbaar.

Veelbelovende techniek

De eerste studie in de serie verscheen in juni 2021, in Nature Materials. Daarmee toonden de onderzoekers het principe achter de technologie aan: dat losse virusdeeltjes in een nanostructuur te vangen zijn. Ze maakten gebruik van ‘dna-origami’, een veelbelovende techniek, waarbij nanostructuren van stukjes dna gebouwd kunnen worden. De nucleotiden waaruit dna bestaat, passen van nature precies in elkaar. Met hoge precisie bouwden de onderzoekers daarmee een klein schilletje, groot genoeg om een hepatitis B-virus te vangen, klein genoeg om niet meer los te laten.


Lees ook: Leuk, een vaasje van dna-origami! Maar het heeft ook nuttige toepassingen

Later ontdekten de onderzoekers dat virusdeeltjes nog veel makkelijker in de val trappen na een vrij simpele chemische aanpassing, zo schreven ze eind vorig jaar in ACS Nano. De nieuwste publicatie gaat over een beter productieproces.

„Prachtig”, zegt Alexander Zelikin, hoogleraar medicinale chemie aan de Aarhus Universiteit in Denemarken. „Het verlegt de grenzen van de mogelijkheden van dna-origami.”

Toch twijfelt Zelikin nog: „Zelfs voor conventionele medicijnen is productie, opslag en distributie naar miljoenen mensen wereldwijd een enorme uitdaging” – dat zal voor deze nanotechnologie nog moeilijker zijn. Dietz erkent dat, maar hij benadrukt dat productiemogelijkheden van dna-origami razendsnel verbeteren. „Voor 2017 kostte één gram van de nanotechnologie nog 50.000 euro, nu misschien 10 tot 100 euro.”

Hoe zal het in de praktijk gaan? „De meest waarschijnlijke toepassing heet ‘pre-expositie profylaxe’”, zegt Dietz. Mensen die risico lopen op een besmetting, bijvoorbeeld zorgmedewerkers, zouden behalve mondkapjes en handschoenen ook dit middel kunnen nemen om infectie tegen te gaan.