Os vírus não são fáceis de caracterizar. Mas precisamos porque ser capaz de prever rapidamente a carga superficial dos vírus abre novas possibilidades para a purificação de vacinas e para fazer tratamentos de terapia genética para doenças oculares e distrofia muscular.

Caryn Heldt, diretor do Health Research Institute da Michigan Technological University, estuda a química da superfície de vírus com financiamento por meio do programa de desenvolvimento de carreira do corpo docente da National Science Foundation (CAREER). Seu último artigo, publicado em Langmuir , concentra-se no uso de carga superficial para determinar o ponto isoelétrico de um vírus, uma forma comum de caracterizar vírus.

A inovação é que, em vez de caracterização em massa, ela está fazendo isso usando um método de partícula única.

"Portanto, temos esses métodos em massa em que colocamos um vírus em solução e caracterizamos a solução, "disse Heldt, que também é o James e Lorna Mack Chair em Bioengenharia e um professor associado de engenharia química. "Mas se o seu vírus não estiver completamente purificado - o que também é difícil de fazer - então a caracterização da sua solução em massa significa que você está caracterizando tudo nessa solução."

Para melhorar a precisão desta caracterização, Heldt sugere um método de partícula única que usa microscopia de força atômica (AFM). A adesão entre a sonda AFM e as superfícies pegajosas do vírus pode ser medida - é chamada de microscopia de força química (CFM).

"Os vírus são essas moléculas complicadas que têm muitas substâncias químicas diferentes, "Heldt disse, adicionando isso como um grande, molécula complexa um vírus atinge seu ponto isoelétrico quando todas as suas cargas negativas e positivas se equilibram. "Em um determinado pH, o vírus tem uma carga neutra. Então, se quisermos que o vírus tenha uma carga positiva, colocamos o pH abaixo do ponto isoelétrico e vice-versa. "

Isso significa que a equipe de Heldt pode tornar a sonda AFM positiva ou negativa, em seguida, examine uma solução em diferentes pHs para determinar o ponto isoelétrico de um vírus. Para verificar se o método funcionou, a equipe usou dois vírus:parovírus suíno sem envelope (PPV), que tem um ponto isoelétrico bem documentado, e vírus da diarreia viral bovina com envelope (BVDV), que não tem um ponto isoelétrico conhecido. Os métodos combinaram.

"Portanto, agora podemos tentar prever as condições de cromatografia com apenas uma pequena quantidade de vírus, "Heldt disse, explicando que a cromatografia usa carga superficial para determinar se um vírus está presente em um teste médico ou para purificação de vacina. "Também, temos dados preliminares que mostram que isso pode ser útil para a fabricação de vírus que podem ser modificados e usados ​​para direcionar genes específicos para ajudar com doenças como distrofia muscular e algumas doenças da retina. "

Em ambos os casos, para cromatografia e terapia genética, menos é mais. Em um corpo ou vacina, não é preciso muito vírus para causar estragos; métodos de partícula única podem fornecer mais respostas com uma amostra menor. Para terapia genética, usar um monte de capsídeos de vírus inativos contra os quais o sistema imunológico de um corpo lutaria não é o tratamento ideal; CFM poderia discernir mais facilmente capsids inativos de ativos, que poderia então ser purificado para um tratamento mais eficaz.

Como engenheiro biomédico, Heldt está empenhado em construir uma ponte sobre o entendimento fundamental da química do vírus e suas aplicações. Refinando a caracterização do vírus, os métodos de partícula única podem agilizar vários processos médicos, incluindo a produção de vacinas e a fabricação de terapia gênica.