Hoe maak je een intelligente blob die krimpt als hij virussen detecteert?

Hier is een interessant idee. De dreiging van virale ziekteverwekkers zoals vogelgriep, hepatitis B en hiv vormt een duidelijk en aanwezig gevaar. Dus goedkope en eenvoudige hulpmiddelen voor het opsporen van deze virussen zijn hard nodig, vooral in de derde wereld waar de dreiging acuut is maar het geld schaars is.

Stap naar voren Jaeoh Shin en vrienden van de Universiteit van Potsdam in Duitsland die zeggen dat het mogelijk is om zo'n virusdetector te maken met niet meer dan een paar strengen DNA gemengd in een klomp hydrogel. Deze ‘intelligente’ klodder zou krimpen als het betreffende virus in de buurt was en een duidelijk zichtbaar signaal afgeeft dat er voorzorgsmaatregelen genomen moeten worden.

Hier is hun denken. Biologen weten al lang dat virussen zich binden aan delen van het DNA en dit zorgt ervoor dat de dubbele helix zich afwikkelt in twee enkele strengen, of 'smelt' zoals biologen het noemen. De enkele strengen kunnen dan worden geadsorbeerd in het oppervlak van het virus en dit verkort hun totale lengte. Biologen hebben zelfs aangetoond dat door smelten veroorzaakte samentrekking de lengte van de streng tot 90 procent kan verminderen.

Dus het idee van Shin en co is om de DNA-strengen parallel te strekken, ze in hydrogel in te bedden en dan te wachten. Wanneer virusdeeltjes opduiken, binden ze zich met het DNA, waardoor het smelt en samentrekt en ook de hydrogel krimpt. Virale deeltjes in het hydrogel-DNA-systeem kiezen een macroscopische samentrekking van de hydrogelmatrix, zeggen ze.

Om het idee te testen, creëerden deze jongens een moleculaire simulatie van de manier waarop een virus zich bindt aan DNA en het daaruit voortvloeiende smelten en samentrekken. De resultaten lijken zeker veelbelovend. Virale deeltjes in het hydrogel-DNA-systeem destabiliseren [dubbelstrengs] DNA en veroorzaken een macroscopische samentrekking, zeggen ze.

Een belangrijke vraag is hoe het DNA virusspecifiek kan worden gemaakt zodat het alleen reageert op hiv of vogelgriep of op een ander specifiek virus. Shin en co zeggen dat de virussen zich bij voorkeur binden aan bindende eiwitten en deze kunnen aan DNA worden gekoppeld. Dus met wat simpel biochemisch gehannes zouden ze in staat moeten zijn om DNA te maken dat alleen bindt aan specifieke virussen.

Dat klinkt zeker mogelijk, maar deze jongens moeten er zeker van zijn dat het contractiesignaal op unieke wijze wordt geactiveerd door het doelvirus en niets anders. Met andere woorden, het percentage valse positieven zal zorgvuldig moeten worden bestudeerd en gecontroleerd. Het is een interessant idee dat meer, zorgvuldige studie verdient.

Het heeft ook een aantal belangrijke concurrentie. Aan ideeën voor het opsporen van virussen geen gebrek. Het grote voordeel hiervan is dat het goedkoop genoeg zou zijn om op grote schaal te verspreiden, zelfs in de derde wereld.

En daar ligt de volgende uitdaging. Na de theorie achter deze detectoren te hebben ontwikkeld en hun gedrag te hebben gesimuleerd, moeten Shin en co er een bouwen om te laten zien dat het werkt. En niet alleen in het laboratorium, maar in alle extreme omstandigheden van hitte, vochtigheid en vuil waarmee artsen over de hele wereld regelmatig worden geconfronteerd.

Het lijdt geen twijfel dat het mogelijk moet zijn om DNA-strengen in hydrogel in te bedden om intelligente klodders te maken die goedkoop en eenvoudig zijn. Maar totdat Shin bewijzen dat de blobs werken zoals ze verwachten, blijft dit slechts een goed idee in plaats van het potentieel levensveranderende product dat deze jongens zich duidelijk voorstellen dat het zou kunnen zijn.

Ze hebben belangrijk werk voor de boeg. We zullen kijken om te zien hoe ze het doen.

Referentie:arxiv.org/abs/1310.5531: Virussen detecteren door mechanische spanning van DNA in responsieve hydrogels

zich verstoppen