Pohled do nitra adenovirů

Laboratoř - ilustrační fotoFoto:  Stockbyte

Vědci prozkoumali vnitřní strukturu adenovirů. Je to největší objekt, jaký lidé poznali do detailů na úrovni pozic jednotlivých atomů. Výsledky tohoto výzkumu lze využít například k léčbě dědičných onemocnění.

Adenoviry byly objeveny před více než půlstoletím a patří k původcům nachlazení a rýmy. Můžou však infikovat i oči nebo střevo. U lidí s oslabenou imunitou dokážou vyvolat závažná onemocnění. Moderní medicína využívá adenoviry k tzv. genové terapii, při které je do těla pacienta trpícího dědičnou chorobou dodán nenarušený gen. Jako „trojský kůň“ pro vnášení nepoškozených genů slouží adenoviry upravené metodami genového inženýrství. Bezpečnost podobných zákroků limitovaly nedostatečné znalosti detailní struktury viru. 

„Když už něco měníme, měli bychom vědět, jak to původně vypadalo,“ říká o modifikacích adenovirů pro potřeby genové terapie vedoucí výzkumného týmu Glen Nemerow z kalifornského The Scripps Research Institute. 

Vědci znali strukturu některých bílkovin, jež se podílejí na výstavbě lidských adenovirů. Detailní struktura celé virové částice však zůstávala záhadou. Není divu. Adenovirus se skládá z milionu bílkovinných molekul. Cesta amerických vědců k jejich důkladnému poznání trvala nakonec déle než bájná Odysea. 

Struktura bílkovin na povrchu adenoviru (celek a detail)Foto: The Scripps Research Institute

Nemerowův tým zahájil studie adenoviru v roce 1998. Využil k tomu tzv. rentgenové krystalografie, při které lze usuzovat na strukturu molekul z ohybu rentgenových paprsků na krystalech bílkovin. Nikdo z vědců netušil, na jak dlouhou cestu se vydává. Na obrovské potíže narazili už při přípravě krystalů virových bílkovin pro krystalografický výzkum. Nakonec svěřili tvorbu bílkovinných krystalů robotickému zařízení, které je s to pracovat s malými objemy reakčních směsí. Místo mikrolitrových množství používaných běžně při tradičních postupech dokázal robot připravit kvalitní krystaly v kapičkách o objemu 50 nanolitrů. Když takto připravené krystaly prozkoumali pomocí záření získaného v nejnovějším synchrotronu v chicagské Argonne National Laboratory, získali obraz bílkovinných molekul s rozlišením 3,5 angstromů (3,5 x 10-10 m). 

Na základě studií, jež trvaly dvanáct let, dokázali vědci ze stovky nejlepších bílkovinných krystalů určit, jak je virová částice sestavena a jak funguje. Virus musí být dost stabilní, aby přežil v nehostinném prostředí. Zároveň se musí po vstupu do buňky snadno rozložit na jednotlivé „součástky“. Ze struktury, jak ji popsal Glen Nemerow a jeho kolegové na stránkách prestižního vědeckého časopisu Science, je zřejmé, kde jsou silná místa viru a kde se nacházejí jeho slabiny. Genoví inženýři nyní mohou volit při modifikaci virů takové postupy, které nesníží stabilitu virové částice a zároveň umožní léčebnému viru odvádět práci uvnitř buňky. 

Geneticky upravené adenoviry se používají zhruba u čtvrtiny genových terapií. K chorobám, jež by se daly s jejich pomocí léčit, patří i rakovina nebo kardiovaskulární choroby.