Een sterretje tegen knokkelkoorts

Antivirale middelen Door stukjes dna als legosteentjes aan elkaar te zetten kan een molecuul gebouwd worden dat heel selectief een virus aanpakt.

Designer-dna in de vorm van een ster bindt heel gericht aan virusdeeltjes omdat de vorm er precies op past.
Designer-dna in de vorm van een ster bindt heel gericht aan virusdeeltjes omdat de vorm er precies op past. Illustratie Xing Wang

Een microscopisch kleine ster gemaakt van dna past als een handschoen op de eiwitmantel van denguevirus, het virus dat knokkelkoorts veroorzaakt. Op die manier kan dit moleculaire figuurtje het virus onschadelijk maken. En als de ster voorzien wordt van fluorescerende groepen kan deze ook als virusdetector worden gebruikt.

Dat schrijft een team van Chinese en Amerikaanse onderzoekers maandag in Nature Chemistry. De ingebouwde virusdetectie biedt volgens de onderzoekers een sneller en goedkoper alternatief voor de gangbare testen die dengue-infectie aantonen. Daarnaast zien ze ook goede mogelijkheden om de vijfhoekjes als therapie in te zetten, want als lichaamseigen stof is het dna niet giftig. De dna-structuren zijn ook robuust, ze kunnen wel een etmaal in de bloedbaan blijven circuleren (en dus virussen wegvangen).

Dna is behalve het drager van erfelijke informatie ook een molecuul dat met zijn structuur van aaneengeschakelde basen kan worden gebruikt om twee- of driedimensionale vormen op moleculaire schaal te bouwen. Door de basenvolgorde van losse dna-strengen zo te bouwen dat er precies een ander dna-molecuul op past, zullen die op een voorspelbare manier combineren tot een dubbele helix. Dat werkt als legosteentjes die precies op elkaar passen.

Met 21 verschillende zorgvuldig opgebouwde dna-strengetjes wisten de onderzoekers een basisfiguur te maken met de juiste vorm en omvang om aan een virusdeeltje te binden. Ze begonnen met een driehoekje, waaraan vervolgens nog vier dezelfde driehoekjes gekoppeld werden. Zo ontstond een vijfpuntig sterretje van dna van ongeveer 50 nanometer groot (een duizendste van de dikte van een menselijke haar). Die maat is zo gekozen dat die ruimtelijk exact overeenkomt met de regelmatige structuur van eiwitten in de virusmantel.

Trukendoos

Vervolgens voorzagen de onderzoekers de tien ribben aan de buitenkant van de ster van zogeheten aptameren. Dat zijn stukjes dna die driedimensionale molecuulstructuren herkennen en daar (zwak) aan binden. De gebruikte aptameren herkennen een oppervlakte-eiwit van het denguevirus. Met zijn tienen tegelijk en precies in de juiste ruimtelijke rangschikking waarin dit eiwit in de virusmantel voorkomt was de binding heel stevig.

Maar hiermee was de trukendoos van de onderzoekers nog niet leeg. Ook de vijfhoek binnenin de ster maakten ze functioneel, namelijk als virusdetector. De vijfhoek is zo ontworpen dat elke rib een stukje enkelstrengs dna bevat dat terugbindt op zichzelf en zo een lusje maakt; een haarspeld. Aan de ene kant van het lusje is een fluorescerende molecuulgroep geplaatst, aan de andere zijde een zogeheten quencher, een molecuul dat het licht van de fluorescente groep absorbeert. Het lichtbolletje en het uitdoofbolletje zitten in de ster zo dicht bij elkaar dat het lichtsignaal uitdooft. Maar zodra de ster aan een denguevirus bindt, verandert de structuur zodanig dat de haarspeldjes opklappen, en de twee tegen elkaar inwerkende bolletjes verder van elkaar af komen. Dan gaat het licht dus aan; een gevoelige detectiemethode.

Het luistert heel nauw, want als de ster groter of kleiner is, of meer punten heeft, bindt hij niet meer aan het denguevirus. Tegelijkertijd is de vijfpuntige ster die gemaakt is voor dengue ook heel kieskeurig, en bindt niet aan bijvoorbeeld een adenovirus.