Tiedotteet

Näytä tiedotekategoriat

Etusivu » Tiedotteet » Tiede ja tutkimus » Kultananopartikkelit antavat uusia mahdollisuuksia virusten kuvantamiseen

Suomen Akatemia

Kultananopartikkelit antavat uusia mahdollisuuksia virusten kuvantamiseen

Tiedote.
Julkaistu: 14.01.2014 klo 13:15
Julkaisija: Suomen Akatemia

Jyväskylän yliopiston Nanotiedekeskuksen NSC:n tutkijat ovat kehittäneet uuden menetelmän enterovirusten rakenteen ja toiminnan kuvantamiseen. Menetelmän avulla saadaan uutta tietoa virusten kulkeutumisesta soluissa ja kudoksissa sekä niiden avautumismekanismeista solun sisällä. Tämä on tärkeää esimerkiksi uusien viruslääkkeiden ja rokotteiden kehittämistyössä. Tutkimus julkaistiin USA:n tiedeakatemian lehdessä Proceedings of the National Academy of Sciences 13.1.2014. (1) Tutkimus on tehty Suomen Akatemian ja Tekesin FiDiPro-rahoituksella.

Enterovirukset ovat ihmisiä infektoivia taudinaiheuttajia. Tämän ryhmän viruksiin kuuluvat poliovirukset, coxsackie-virukset, echovirukset ja rhinovirukset. Suurin osa vuosittaisista nuhakuumeista johtuu enteroviruksista. Enterovirukset aiheuttavat myös vakavia oireita kuten sydänlihastulehduksia ja halvaantumista, ja niiden on todettu olevan osallisina kroonisten sairauksien kuten diabeteksen syntymisessä. (2)

Enterovirusten infektioreiteistä ja infektiomekanismeista tiedetään vielä suhteellisen vähän. Aikaisemmat NSC:ssä tehdyt dosentti Varpu Marjomäen ryhmän tutkimukset (3) ovat valottaneet muutamien enterovirusten solunsisäisiä reittejä ja solussa infektiota edistäviä tekijöitä. Solutasolla puuttuu erityisesti mekanistinen ymmärrys siitä, miten virus avautuu solun rakenteissa ja luovuttaa perimänsä uusien virusten valmistamiseksi. Kudostasolla infektioprosessi tunnetaan vielä paljon huonommin. Suuri ongelma on luotettavien kuvantamistyökalujen puuttuminen.

Rakenteeltaan tarkasti tunnettuja, yhdestä kolmeen nanometrin kokoisia kultapartikkeleja on NSC:ssä aiemmin tutkittu professori Hannu Häkkisen, professori Mika Petterssonin ja Stanfordin yliopiston professorin, kemian nobelisti Roger D Kornbergin ryhmien välisenä yhteistyönä. (4) Nyt kehitetyssä menetelmässä noin kahden nanometrin kokoisen Au102-partikkelin orgaanista pintaa on kemiallisesti muokattu siten, että partikkeli kiinnittyy ainoastaan enterovirusten pintaproteiinien rikkiä sisältäviin osiin. Yhteen virukseen voi kiinnittyä useita kymmeniä kultapartikkeleja, jotka näkyvät elektronimikroskooppikuvassa tummina “leimoina” (kuva). Tämä leimakuvio pysyy viruksessa kiinni koko viruksen eliniän, ja sen avulla voidaan tehdä päätelmiä virusten rakenteen muutoksista virusten eliniän aikana.

Tutkimuksessa huomattiin, että kultapartikkeleilla leimatut virukset säilyttävät tarttuvuutensa samalla tavalla kuin leimaamattomat virukset, mikä osoittaa, että leimausmenetelmä ei muuta viruksen biologista toimintaa solun sisällä. Tämä antaa uusia mahdollisuuksia tutkia virusten rakennetta solun sisäisistä näytteistä virusinfektion edetessä, ja näin tullaan saamaan uutta rakennetietoa virusten avautumismekanismeista infektion alkuvaiheessa. Virusten leimaaminen avaa myös aivan uudenlaisen mahdollisuuden seurata luotettavasti viruksen kulkua kudoksiin. Tämä on tärkeää, jotta voidaan ymmärtää paremmin virusten aiheuttamia akuutteja ja kroonisia oireita. Rokotteina käytettävien virusten kaltaisten partikkeleiden leimaaminen auttaa näiden kehittelytyössä tehokkaammiksi rokotteiksi.

Menetelmä kehitettiin NSC:ssä laajana kemistien, fyysikkojen ja biologien välisenä poikkitieteellisenä yhteistyönä. Tutkimukseen osallistuivat Tanja Lahtinen, Kirsi Salorinne, Jaakko Koivisto ja Mika Pettersson kemian laitoksesta, Sami Malola fysiikan laitoksesta sekä Mari Martikainen ja Varpu Marjomäki bio- ja ympäristötieteiden laitoksesta. Tutkimusta koordinoivat dosentti Varpu Marjomäki ja NSC:n tieteellinen johtaja, professori Hannu Häkkinen.

 

Viitteet

(1) V. Marjomäki, T. Lahtinen, M. Martikainen, J. Koivisto, S. Malola, K. Salorinne, M. Pettersson and H. Häkkinen, "Site-specific targeting of enterovirus capsid by functionalized monodisperse gold nanoclusters", Proc. Natl. Acad. Sci. USA (2014), linkki julkaisuun: www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1310973111

(2) O. H. Laitinen, H. Honkanen, O. Pakkanen, S. Oikarinen, M. M. Hankaniemi, H. Huhtala, T. Ruokoranta, V. Lecouturier, P. Andre, R. Harju, S. M. Virtanen, J. Lehtonen, J. W. Almond, T. Simell, O. Simell, J. Ilonen, R. Veijola, M. Knip, H. Hyoty. “Coxsackievirus B1 Is Associated With Induction of β-Cell Autoimmunity That Portends Type 1 Diabetes”, Diabetes, 2013; DOI: 10.2337/db13-0619

(3) www.jyu.fi/bioenv/en/divisions/smb/varpu

(4) E. Hulkko, O. Lopez-Acevedo, J. Koivisto, Y. Levi-Kalisman, R.D. Kornberg, M. Pettersson and H. Häkkinen, "Electronic and vibrational signatures of the Au102(pMBA)44 cluster", J. Am. Chem. Soc. 133, 3752 (2011).

 

Lisätietoja antavat

  • dosentti Varpu Marjomäki, p. 040 563 4422, varpu.s.marjomaki@jyu.fi
  • professori Hannu Häkkinen, p. 0400 247 973, hannu.hakkinen@jyu.fi

 

Suomen Akatemian viestintä
tiedottaja Leena Vähäkylä
p. 029 5335 139
leena.vahakyla@aka.fi

Kuva: Vasemmalla elektronimikroskooppikuva yksittäisestä CVB3-viruksesta, johon on kiinnittynyt useita kymmeniä kultananopartikkeleita. Partikkelit muodostavat leimakuvion, joka kertoo viruksen muodosta ja pintarakenteesta. Elektronimikroskooppikuvaa voidaan verrata oikealla näkyvään malliin viruksen tunnetusta rakenteesta. Malliin on merkitty kultapartikkelien mahdollisia kiinnittymispaikkoja keltaisilla palloilla. Viruksen halkaisija on noin 35 nanometriä (nanometri = millimetrin miljoonasosa). Kuva julkaisusta (1).

Liitetiedostot

Suomen Akatemian verkkosivut www.aka.fi

Tutustu julkaisijan muuhun lehdistöaineistoon

Hae kategoriasta

ePressin asiakkaita
Trafi Radisson Blu Tellabs