Piegando frammenti di DNA a forma di stella a cinque punte utilizzando la nanotecnologia strutturale del DNA, i ricercatori hanno creato una trappola che cattura il virus Dengue mentre galleggia nel flusso sanguigno. Una volta scaturito, la trappola, che non è tossica e viene eliminata naturalmente dal corpo, si accende. È il test più sensibile per le malattie trasmesse dalle zanzare mai ideato.

Pubblicato oggi in Chimica della natura , questa tecnica di rilevamento potrebbe essere estesa ad altri virus e adattata per uccidere i virus che cattura.

"Questo è più sensibile di qualsiasi altro modo per rilevare la Dengue, battendo il test clinico di oltre 100 volte, " ha detto Xing Wang, il corrispondente autore dello studio, un assistente professore di chimica e membro del Centro per le biotecnologie e gli studi interdisciplinari (CBIS) presso il Rensselaer Polytechnic Institute al momento della ricerca. "Il legame è stretto e la specificità è alta, permettendoci di distinguere la presenza di Dengue il primo giorno di infezione".

Una trappola potrebbe essere efficace contro molti virus diversi perché, per infettare il loro ospite, tutti i virus devono prima attaccarsi a una parete cellulare e scaricare le loro istruzioni genetiche nella cellula. Nel 2016 la ricerca condotta presso CBIS, Il chimico di Rensselaer Robert Linhardt e l'ingegnere chimico di Rensselaer Jonathan Dordick hanno costruito un polimero sintetico configurato per abbinare una sequenza di punti di chiusura dell'acido sialico sul virus dell'influenza. Nel polmone, l'influenza deve legarsi all'acido sialico per invadere le cellule polmonari. La trappola sintetica ha funzionato come esca, contrarre l'influenza prima che si attaccasse alle cellule polmonari.

Il trattamento ha ridotto la mortalità dell'influenza A nei topi dal 100% al 25% in 14 giorni. Però, Linhardt e Dordick, che sono entrambi coautori del nuovo studio, si aspettavano che il polimero sintetico che avevano usato come struttura per la trappola potesse rivelarsi tossico per il corpo ed era improbabile che venisse accettato come terapeutico.

Nanotecnologia del DNA strutturale:un metodo consolidato per piegare filamenti di DNA in strutture progettate, forme geometriche e oggetti personalizzati, ha offerto al team di ricerca un prodotto non tossico, alternativa biodegradabile su cui costruire una nuova trappola, disse Wang. La superficie sferica di Dengue, come il virus Zika strettamente correlato, sono costellate di più punti di chiusura per catturare una superficie cellulare.

Sovrapponendo varie forme nanostrutturali di DNA alle immagini del virus, il team ha optato per una stella a cinque punte - la chiamano "stella del DNA" - come la migliore corrispondenza tra i punti sulla forma del DNA e i punti di chiusura sul virus.

Wang ha preso l'iniziativa nella produzione della stella del DNA. Ha anche attaccato aptameri specifici, molecole a cui si legheranno i latch virali, proprio alle punte e ai vertici della stella in modo che si allineino con la distribuzione dei latch sul virus.

"Potresti sovrapporre la stella al virus e prendere di mira con precisione un intero emisfero della sfera, " ha detto Wang, ora all'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign. "Tutti i ligandi che prenderebbero di mira gli antigeni di questo virus si sovrapporrebbero perfettamente a una stella del DNA. Se fossimo in grado di stabilire una connessione solo in un punto, sarebbe un legante debole, ma con dieci aptameri che collegano il virus alla stella, abbiamo una presa salda sull'obiettivo".

Una volta legato al virus, la stella del DNA inizia a diventare fluorescente, rendendolo facilmente visibile in un esame del sangue.

"Utilizzare la nanoarchitettura del DNA di design come diagnostica è un primo passo. Il passo successivo sarebbe quello di uccidere il virus una volta che è legato. Questo può essere fatto anche utilizzando una nanopiattaforma di origami del DNA, mostrando una biostabilità ancora migliore, ricostruire un DNA a forma di stella di aptameri, " ha detto Linhardt. "Questa è la prima volta che le persone hanno usato la nanostruttura del DNA in questo modo, ma la tecnologia è ampia, e possiamo aspettarci di vederlo utilizzato in molte altre applicazioni."

Il lavoro è una delle tante strategie promettenti che emergono da CBIS.

"Questo sviluppo trasformativo combina una nuova strategia con la tecnologia emergente per soluzioni mediche che hanno eluso gli approcci più convenzionali. È esattamente il tipo di ricerca che l'ambiente interdisciplinare di CBIS è progettato per consentire, ed è un ottimo esempio del calibro di lavoro che stiamo producendo, " disse Deepak Vashishth, direttore della CBI.