ISTA’s Virus Service Team produceert genexpressies

Van virussen is bekend dat ze ziekteverwekkers zijn, variërend van onaangenaam tot dodelijk, zoals de verkoudheidsvirussen (rhinovirussen), SARS-CoV-2 en HIV. “Verzwakte versies” van verschillende virussen zijn echter nuttig als gendragers voor wetenschappers om cellen te differentiëren en celfuncties te veranderen. Een “Virus Service Team” van het Oostenrijkse Instituut voor Wetenschap en Technologie (ISTA) in Klosterneuburg (Neder-Oostenrijk) bouwt dergelijke shuttle-genen voor onderzoeksdoeleinden, meldde ISTA in een uitzending.

ISTA-onderzoekers gebruiken genetisch gemodificeerde virussen voor biologisch onderzoek (avatar)

Genetisch materiaal kan voor studie in cellen worden geïntroduceerd met behulp van speciaal gemaakte virale genvectoren in het laboratorium, die derivaten zijn van natuurlijke virussen. Volgens de bio-ingenieurs die met Flávia Leite werken, zal dit het bijvoorbeeld mogelijk maken om stap voor stap de mechanismen van groei, beweging en metabolische activiteiten in cellen te volgen.

Natuurlijke virussen zijn kleine moleculaire machines die zeer efficiënt zijn in het infecteren van gastheercellen en ervoor zorgen dat ze virale deeltjes produceren. De meeste zijn kleiner dan de kortste golflengte van zichtbaar licht (violet op 380 nanometer = een miljardste van een meter). Volgens Leite zijn ze over de hele wereld verspreid.

Virussen worden onschadelijk

Virussen bestaan ​​uit een eiwitomhulsel dat soms (zoals in het geval van het coronavirus) wordt omgeven door een extra lipideschil. Deze coatings beschermen het virale genoom, omdat er is geschreven dat veel nieuwe virussen kunnen worden geproduceerd uit geïnfecteerde cellen. De gastheercellen nemen deze taak onwillekeurig op zich, waardoor ze zichzelf meestal beschadigen.

“In het virusservicelab gebruiken we gemodificeerde virussen die niet langer gevaarlijk zijn”, zegt Light. “Je kunt cellen infecteren, dat wil zeggen, ze binnendringen, maar ze zijn niet besmettelijk en ze kunnen niet naar een nieuwe gastheer springen”, legde ze uit aan APA: zodra de wetenschappers ze in het experiment gebruiken, zullen de genenshuttles van het virus worden gebruikt. Het kan geen nieuwe cellen of zelfs een ander mens of dier infecteren. “Je enige taak is om eiwitten in cellen af ​​te leveren”, zegt de bio-ingenieur.

Onderzoekers hanteren virusgenen-shuttles in bioveiligheidswerkbanken in bioveiligheidslaboratoria (beschermingsniveau 1-2, SARS-CoV-2-virussen mogen zich hier niet voortplanten) omdat ze in theorie virusgenetische shuttles zouden kunnen infecteren, zegt Light: Dit zou het risico beïnvloeden Alleen op de onderzoekers zelf, want virussen, die zijn afgebroken tot genvectoren, kunnen zich niet verder verspreiden. “Ze zijn op een zeer zorgvuldige manier gemaakt, zodat ze geen van de genen bevatten waarmee ze nieuwe virussen kunnen produceren”, legt Light uit.

Virussen als moleculaire hulpmiddelen

En in plaats van het originele genetische materiaal voor virale replicatie, draagt ​​het elk gen in cellen waar onderzoekers meer over willen weten, zegt ze. Een deel van deze genetische code is ontworpen om in het normale genoom van een cel te worden ingevoegd.

Met zogenaamde “klier-geassocieerde virussen” kan men bijvoorbeeld een groen fluorescerend eiwit (groen fluorescerend eiwit – GFP) produceren. De doelcellen, of sommige van de structuren erin, worden vervolgens groen opgelicht onder een microscoop als ze worden bestraald met ultraviolet licht. Naast groen zijn er ook blauwe, rode en gele fluorescerende eiwitten, dus het zal mogelijk zijn om veel verschillende structuren in kleur te onderscheiden om hun ontwikkeling te volgen.

“Onze virussen fungeren ook als moleculair gereedschap. Je kunt ze bijvoorbeeld gebruiken om een ​​gen uit te schakelen, om te begrijpen welke rol het speelt in de cel”, zegt Light. Ook veranderen onderzoekers soms genen om ze aan en uit te zetten door lichtflitsen. “Adenomyose-gerelateerde virussen zijn vooral nuttig voor neurowetenschappers omdat ze zich richten op verschillende soorten hersencellen”, legt de onderzoeker uit. Dit betekent dat je individuele hersenstructuren kunt doorzoeken.

De mogelijkheid om continue cellijnen te genereren

De ‘luie virussen’ hebben op hun beurt het ‘speciale vermogen’ om stukjes genetisch materiaal (DNA) te maken die een integraal onderdeel van het genoom van een cel dragen. “Op deze manier wordt het geïntroduceerde DNA overgedragen aan de nakomelingen van de cel, en kunnen we continue cellijnen genereren”, zegt Light. Ook hier kan groen fluorescerend eiwit worden geïntroduceerd. “In ISTA gebruikt Sandra Siegert ze bijvoorbeeld om microglia-immuuncellen in de hersenen te volgen, en Michael Sixt gebruikt lentivirussen om immuuncellen te volgen die door dicht weefsel bewegen.”

Het ISTA Virus Service-team in Klosterneuburg produceert ook derivaten van rabiësvirussen. “Hoewel het in zijn natuurlijke vorm zeer gevaarlijk is, kan het in het laboratorium neurowetenschappers helpen de verbindingen in de hersenen in kaart te brengen”, zegt Mark Smith, virusservicetechnicus. “Bij correct gebruik infecteert het neuronen in de tegenovergestelde richting van de informatiestroom. In de hersenen.” De informatieroute wordt dus zichtbaar onder de microscoop omdat het virus ervoor zorgt dat neuronen fluorescerende eiwitten produceren.

(APA/rood, foto: APA/APA/dpa/gms/dkfz/A9999 Dkfz)