p (PhysOrg.com) - Um dos aspectos mais difíceis de trabalhar em nanoescala é realmente ver o objeto sendo trabalhado. Estruturas biológicas como vírus, que são menores do que o comprimento de onda da luz, são invisíveis para microscópios ópticos padrão e difíceis de capturar em sua forma nativa com outras técnicas de imagem. p Um grupo de pesquisa multidisciplinar da UCLA agora se uniu não apenas para visualizar um vírus, mas para usar os resultados para adaptar o vírus para que ele possa fornecer medicamentos em vez de doenças.

p Em artigo publicado na semana passada na revista Ciência , Hongrong Liu, um pesquisador de pós-doutorado da UCLA em microbiologia, imunologia e genética molecular, e colegas revelam uma estrutura atomicamente precisa do adenovírus que mostra as interações entre suas redes de proteínas. O trabalho fornece informações estruturais críticas para pesquisadores em todo o mundo que tentam modificar o adenovírus para uso em vacinas e tratamentos de terapia gênica para o câncer.

p Para modificar um vírus para terapia genética, pesquisadores removem seu DNA causador de doenças, substitua-o por medicamentos e use o shell do vírus, que foi otimizado por milhões de anos de evolução, como um veículo de entrega.

p Lily Wu, um professor de farmacologia molecular e médica da UCLA e co-autor do estudo, e seu grupo tem tentado manipular o adenovírus para uso em terapia genética, mas a falta de informações sobre os receptores na superfície do vírus dificultou sua busca.

p "Estamos desenvolvendo vírus para fornecer terapia genética para câncer de próstata e de mama, mas as técnicas de microscopia anteriores não eram capazes de visualizar os vírus adaptados, "Disse Wu." Era como tentar juntar os componentes de um carro no escuro, onde a única maneira de ver se você fez isso corretamente é tentar ligar o carro. "

p Para visualizar melhor o vírus, Wu procurou ajuda de Hong Zhou, um professor de microbiologia da UCLA, imunologia e genética molecular e o outro autor principal do estudo. Zhou usa microscopia crioeletrônica (cryoEM) para produzir modelos tridimensionais atomicamente precisos de amostras biológicas, como vírus.

p Wu, que também é pesquisador do California NanoSystems Institute (CNSI) da UCLA, soube do trabalho de Zhou depois que ele foi recrutado em conjunto para a UCLA pela University of Texas Medical School em Houston pelo Departamento de Microbiologia da UCLA, Immunology and Molecular Genetics and UCLA's CNSI.

p Cerca de um ano atrás, uma vez que a transferência do laboratório de Zhou foi concluída, Sok Boon Koh, um dos alunos de Wu, procurou o grupo de Zhou por sua experiência e iniciou a colaboração.

p "Este projeto exemplifica meu entusiasmo por fazer parte de um instituto tão inovador como o CNSI, "Disse Zhou." Não só sou capaz de trabalhar com equipamentos de última geração, mas porque o CNSI é o centro de pesquisa e comercialização de nanotecnologia na UCLA, Tenho a oportunidade de colaborar com colegas de várias disciplinas. "

p Trabalhando no Centro de Imagens de Elétrons para Nanomáquinas no CNSI, um laboratório dirigido por Zhou, os pesquisadores usaram cryoEM para criar uma reconstrução 3-D do adenovírus humano de 31, 815 imagens de partículas individuais.

p "Como a reconstrução revela detalhes com resolução de 3,6 angstroms, somos capazes de construir um modelo atômico de todo o vírus, mostrando precisamente como as proteínas virais se encaixam e interagem, "Disse Zhou. Um angstrom é a distância entre os dois átomos de hidrogênio em uma molécula de água, e todo o adenovírus tem cerca de 920 angstroms de diâmetro.

p Armado com este novo entendimento, Wu e seu grupo estão agora avançando com suas versões projetadas de adenovírus para uso no tratamento do câncer por terapia genética.

p "Esta descoberta é um grande salto em frente, mas ainda existem muitos obstáculos a serem superados, "Disse Wu." Se nosso trabalho for bem-sucedido, esta terapia pode ser usada para tratar a maioria das formas de câncer, mas nossos esforços iniciais se concentraram nos cânceres de próstata e de mama, porque essas são as duas formas mais comuns de câncer em homens e mulheres, respectivamente."

p O grupo está trabalhando com o adenovírus porque pesquisas anteriores o estabeleceram como um bom candidato para terapia gênica devido à sua eficiência na entrega de materiais genéticos dentro do corpo. O shell do vírus também é um veículo de entrega seguro; testes mostraram que a casca não causa câncer, um problema encontrado com alguns outros invólucros de vírus. O adenovírus é relativamente não patogênico naturalmente, causando apenas doenças respiratórias temporárias em 5 a 10 por cento das pessoas.

p O CryoEM permite essa reconstrução de alta resolução de estruturas biológicas porque as amostras, na água, são fotografadas diretamente. Em contraste, com cristalografia de raios-X (a técnica convencional para modelos de resolução atômica de estruturas biológicas), os pesquisadores cultivam estruturas cristalinas replicando a amostra e, em seguida, usam a difração para resolver a estrutura cristalina. Esta técnica é limitada porque é difícil fazer crescer cristais para todas as proteínas, as amostras para cristalografia de raios-x precisam ser muito puras e uniformes, e os cristais de grandes complexos podem não difratar em alta resolução. Essas limitações resultaram em áreas críticas da superfície do adenovírus não resolvidas usando cristalografia de raios-x.