Koronavírus fehérjék molekuláris kölcsönhatásának vizsgálata optikai bioszenzorral
Koronavírus fehérjék molekuláris kölcsönhatásának vizsgálata optikai bioszenzorral
Az utóbbi években az optikai bioszenzorok fejlesztése rohamosan felgyorsult, a cél minél nagyobb érzékenységgel bíró és minél pontosabban mérő műszerek fejlesztése. Az általam elvégzett mérések egy WAVEdelta nevű műszerrel zajlottak, amely a nagy érzékenységű (0.01 pg/mm2) rács-csatolt interferometria (GCI) módszerrel működik. A GCI rendszer egyik fő része egy He-Ne lézerforrás, amely fénysugara két párhuzamos sugárra van ketté választva, amelyek egy optikai hullámvezető rétegbe vannak bevezetve. A két sugár a mérő és a referencia sugár, a mérő sugár egy optikai ráccsal történő becsatolást követően végighalad a hullámvezető rétegben, majd ezt követően, a lézersugár másik nyalábjával (referencia sugár) egyesül és interferálnak. A hullámvezető azon szakaszán, ahol csak a becsatolt mérőnyaláb terjed (mérési felületen) a felület közelében megjelenő biomolekulák törésmutató-változást eredményeznek. Ennek eredménye, hogy a hullámvezetőben terjedő fény fázisa eltolódik. Amikor a hullámvezetőben terjedő mérőnyaláb találkozik a referencia nyalábbal (még a hullámvezetőben), a kettő interferál egymással. Ahogy változik a mérőnyaláb fázisa, az interferencia karakterisztikája is változik. A két párhuzamos sugár együtt érkezik a detektorba, ahol fényintenzitást mérünk és ahol az időben periodikus interferenciát mérhetjük. A technika előnye, hogy nagy a műszer érzékenysége így nagyon kis molekulák is mérhetők vele, valamint a mérés során négy mikrofluidikai csatorna egyidőben használható, továbbá időben történő változást, azaz kinetikát mér, a kapott kinetikai görbék kiértékelésével megtudhatjuk, hogy mekkora a kötés erőssége, melyik molekula hogyan köt. Hátrányként felmerülhet, hogy a nagy érzékenység miatt a nem specifikus jelek zavaróak lehetnek, ez azonban kiküszöbölhető referencia csatornák alkalmazásával.
Manapság mindennapi életünk befolyásoló tényezőjévé vált a SARS-CoV-2 koronavírus által kiváltott légúti és légzőszervi megbetegedés. A vírus cseppfertőzéssel terjed, tehát beszéd, tüsszentés vagy köhögés után a levegőben szétporlasztott nyálcseppekhez tapadva a légáramlattal jutnak tovább. A koronavírus elnevezés a vírus elektronmikroszkópos képe alapján született ugyanis a vírus felszínét kitüremkedő fehérjetüskék alkotják melyek hasonlóak a Nap koronájához. Ezeket a kitüremkedő fehérjetüskéket a vírus felszínén különböző glikoproteinek alkotják. A fehérjetüskét alkotó fehérjék közül érdemes kiemelni az S1 és S2 fehérjéket. Ezekkel a fehérjékkel tud a vírus a humán sejtek ACE2 receptorához kapcsolódni ezáltal bejutni a sejtbe. Az ACE2 receptor az emberi szervezet renin-angiotenzin rendszerének egyik receptora, amely többek között a vérnyomás szabályozásért felel.
Az általam elvégzett mérések során azt vizsgáltuk, hogy az antitesteket egy polikarboxilát polimerből (PCP) felépülő bevonatra felvitt protein A/G réteghez rögzítve vagy a vírus S1 fehérjéjét a PCP felületre rögzítve kapunk értékelhető eredményt, amelyeket később gyógyszer fejlesztéshez használhatunk. Valamint a kísérletek során validációs méréseket is végeztünk, amelyek alapján kijelenthető, hogy az ACE2 receptorhoz csak a vírus felszínén lévő S1 fehérje képes kapcsolódni.
szerző
-
Majoros Barbara
Egészségügyi mérnök szak, mesterképzés
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Dr. Horváth Róbert
tudományos főmunkatárs, laborvezető, ELKH EK MFA Nanobioszenzorika Laboratórium (külső) -
Gerecsei Tamás
PhD hallgató, ELKH EK MFA Nanobioszenzorika Kutatócsoport (külső) -
Dr. Bonyár Attila
Egyetemi docens, Elektronikai Technológia Tanszék
