Sådan bygger du en intelligent klat, der krymper, når den registrerer vira

Her er en interessant idé. Truslen fra virale patogener som fugleinfluenza, hepatitis B og HIV udgør en klar og aktuel fare. Så billige og enkle værktøjer til at opdage disse vira er meget nødvendige, især i udviklingslandene, hvor truslen er akut, men penge sparsomme.

Træd frem Jaeoh Shin og venner ved University of Potsdam i Tyskland, som siger, at det er muligt at skabe netop sådan en virusdetektor ved at bruge lidt mere end et par DNA-strenge blandet i en klump hydrogel. Denne 'intelligente' klat ville skrumpe, når den pågældende virus var omkring og gav et klart synligt signal om, at der skal tages forholdsregler.

Her er deres tankegang. Biologer har længe vidst, at vira binder sig til dele af DNA, og det får den dobbelte helix til at vikle sig ud i to enkeltstrenge, eller 'smelte', som biologen kalder det. De enkelte strenge kan derefter blive adsorberet i overfladen af ​​virussen, og dette forkorter deres samlede længde. Faktisk har biologer vist, at smeltningsinduceret sammentrækning kan reducere længden af ​​strengen med op til 90 procent.

Så Shin og cos idé er at strække DNA-strengene ud parallelt, indlejre dem i hydrogel og så vente. Når viruspartikler dukker op, binder de sig til DNA'et, hvilket får det til at smelte og trække sig sammen og får hydrogelen til også at krympe. Virale partikler i hydrogel-DNA-systemet ... vælger en makroskopisk sammentrækning af hydrogelmatrixen, siger de.

For at teste ideen lavede disse fyre en molekylær simulering af den måde, en virus binder til DNA og den deraf følgende smeltning og sammentrækning. Resultaterne virker bestemt lovende. Virale partikler i hydrogel-DNA-systemet destabiliserer [dobbeltstrenget] DNA og udvirker en makroskopisk sammentrækning, siger de.

Et vigtigt spørgsmål er, hvor virusspecifikt DNA'et kan laves, så det kun reagerer på HIV eller fugleinfluenza eller på en anden specifik virus. Shin og co siger, at vira fortrinsvis binder til bindende proteiner, og disse kan kobles til DNA. Så med noget simpelt biokemisk fifleri burde de være i stand til at lave DNA, der kun binder sig til specifikke vira.

Det lyder bestemt muligt, men disse fyre skal være sikre på, at sammentrækningssignalet udløses unikt af målvirussen og intet andet. Med andre ord vil den falske positive rate skulle undersøges omhyggeligt og kontrolleres. Det er en interessant idé, der fortjener mere, omhyggelig undersøgelse.

Det har også en betydelig konkurrence. Der er ingen mangel på ideer til at opdage vira. Den store fordel ved denne er, at den ville være billig nok til at distribuere bredt, selv i udviklingslandene.

Og deri ligger den næste udfordring. Efter at have udviklet teorien bag disse detektorer og simuleret deres adfærd, skal Shin og co bygge en for at vise, at den virker. Og ikke kun i laboratoriet, men under alle de ekstreme forhold med varme, fugt og snavs, som læger over hele verden regelmæssigt står over for.

Der er ingen tvivl om, at det burde være muligt at indlejre DNA-strenge i hydrogel for at lave intelligente klatter, der er billige og enkle. Men indtil Shin og beviser, at klatterne virker, som de forventer, vil dette kun forblive en god idé snarere end det potentielt livsændrende produkt, som disse fyre klart forestiller sig, at det kunne være.

De har et betydeligt arbejde forude. Vi vil se, hvordan de klarer sig.

Ref:arxiv.org/abs/1310.5531: Sensing virus ved mekanisk spænding af DNA i responsive hydrogeler

skjule