Een moleculair spinnenweb om virussen te verslaan

Het lijkt erop dat een terugkeer naar normaliteit van het gangbare leven enkel mogelijk zal zijn met de ontwikkeling van een SARS-CoV-2 vaccin of een nieuw antiviraal middel. In samenwerking met verschillende binnen- en buitenlandse laboratoria, ontwikkelden wij een nieuwe toolbox die toelaat antivirale moleculen te ontwerpen tegen eender welk virus, gebaseerd op het biologische fenomeen van eiwitaggregatie.

Het misvouwen en samenklitten van eiwitten tot aggregaten, ook wel amyloïden genoemd, is vooral gekend in de context van verschillende menselijke ziektes zoals de ziekte van Alzheimer, maar ook diabetes type 2 waarbij bepaalde eiwitten accumuleren in respectievelijk de hersenen en de pancreas.

Een spinnenweb van eiwitaggregaten

Maar, wist je dat amyloïden ook een belangrijke functionele rol spelen bij enkele cellulaire processen? Zo is amyloïde structuur essentieel voor biofilmvorming door bacteriën of bij het opslaan van peptide hormonen in menselijke cellen zodat deze bij een gewenste stimulus kunnen worden vrijgezet. Zelfs spinnen maken gebruik van een soortgelijk proces bij het maken van hun web. Daarenboven hebben onderzoekers aangetoond dat sommige humane amyloïden de vermenigvuldiging van ziekteverwekkende micro-organismen kunnen stoppen.

Dit inspireerde ons om na te gaan of we zelf amyloïden konden maken die bepaalde virussen kunnen afremmen. We weten dat bepaalde eiwitregio’s gevoeliger zijn om samen te klitten dan andere. We identificeerden dus eerst alle mogelijke regio’s in virale eiwitten die aggregatie zouden kunnen veroorzaken. Deze specifieke regio’s hebben we dan gebruikt als bouwstenen voor de synthetische amyloïden. Aangezien zulke aggregatie-gevoelige regio’s vaak uniek zijn voor bepaalde virale eiwitten, zullen de synthetische amyloïden enkel de vermenigvuldiging van het virus tegengaan terwijl humane eiwitten onaangetast blijven.

Tegen virussen, bacteriën en tumorcellen

Dit principe hebben we toegepast op zowel het influenza A als Zika virus en we toonden aan dat ieder antiviraal amyloïde de verdere vermenigvuldiging van het doelwitvirus verminderd, terwijl er geen kruisactiviteit aanwezig is. Deze technologie werkt dus heel specifiek om het desbetreffende virus uit te schakelen.

In elk virus kunnen we aggregatie-gevoelige regio’s terugvinden, wat dus wil zeggen dat we in principe tegen elk virus nieuwe synthetische amyloïden kunnen ontwikkelen. Meer nog, deze technologie kan nog veel breder worden toegepast: Aelin Therapeutics, een spin-off bedrijf van VIB-KU Leuven, gebruikt zulke synthetische amyloïden onder de merknaam Pept-ins om bacteriën te doden en zelfs tumorcellen aan te vallen.

Onze nieuwe antivirale toolbox werd gepubliceerd in tijdschrift Nature Communications¹ en natuurlijk willen we nu ook nagaan of de aanpak zou kunnen helpen om het coronavirus af te remmen. Dat proberen we nu alvast in het labo uit te testen.

Noten

1. Michiels E, Roose K, Gallardo R, Khodaparast L, Khodaparast L, van der Kant R, et al. Reverse engineering synthetic antiviral amyloids. Nature communications. 2020;11(1):2832.