¿Cómo se puede usar un virus biológico como mecanismo de entrega?

Los virus se usan principalmente para la terapia génica. Puedo ver cómo podrían entregar materiales distintos de los ácidos nucleicos a las células, pero no creo que esto sea frecuente.

Un virus está compuesto de una cápside o nucleocápside y material genético dentro de esa cápside o asociado a ella. Los virus también pueden contener una envoltura lipídica que adquieren de las células que infectan, proteínas de la matriz que son proteínas estructurales adicionales, las proteínas de superficie facilitan la unión a tipos celulares específicos y la captación por esas células, y otras características.


Típicamente, un virus se unirá a la superficie de una célula específica usando proteínas de superficie. Esto acercará el virus lo suficiente a la célula para endocitosarse o para activar un péptido de fusión hidrofóbico. En el caso de la endocitosis, el virus a menudo saldrá del endosoma a través de una variedad de mecanismos antes de que el material genético no esté recubierto y el virus comience a tomar la célula. En el caso de los péptidos de fusión hidrofóbicos, estos péptidos se insertarán en las membranas celulares y dibujarán un virus envuelto lo suficientemente cerca de la membrana celular para que su envoltura se fusione con la membrana y libere el virus en el citosol donde el material genético no está revestido.
El material genético de un virus se puede modificar para prevenir la infección mediante la eliminación de genes implicados en el ciclo de replicación. (No estoy seguro de cómo se fabrican tales virus porque probablemente no podrían cultivarse en cultivo celular después de esta modificación). Entonces el gen deseado u otra característica genética se puede agregar al material genético viral. El virus se adherirá a un tipo de célula específico, ingresará al interior, liberará su ADN, ARN, ADN vacío, etc., y luego el virus no se replicará, sino que usará el nuevo gen para hacer lo que haga ese gen.


Para entregar algo además del material genético, un virus tendría que elegirse cuidadosamente dependiendo de cómo se ensambla y empaqueta su material genético y luego tendría que diseñarse para expresar proteínas de fusión que unen la sustancia deseada con un dominio y unir un sitio en el ADN viral, ARN, ADN vacío, cápside, matriz, etc. con otro dominio. Si se realiza correctamente, uno puede ensamblar correctamente el virus sin interrumpir las funciones importantes. Esto podría ser desafiante sin embargo.

Una cosa más para agregar es que los retrovirus pueden usarse si desea que una célula se asegure de transmitir el nuevo material genético después de que se replica. Estos virus utilizarán la transcriptasa inversa para producir ADN a partir de su ARN y luego integrarán ese ADN en el genoma de la célula huésped. Cabe señalar que estos pueden ser riesgosos y han causado daños en el pasado. Esto se debe a que a veces insertan el ADN en proto-oncogenes o genes supresores tumorales, lo que produce cáncer. A pesar de esto, se han desarrollado nuevas estrategias para hacer que los retrovirus sean más seguros (dirigirse a nucleasas con zinc, etc.). Además, la administración de sistemas CRISPR puede proporcionar una alternativa prometedora a los retrovirus para la integración de ADN dirigida.

Fuentes de imagen
La penetración viral a través de la lisis de la membrana organellar del huésped
Estructura y función: virus

Aquí se proporciona un buen resumen de los vectores virales para la administración de genes. Explicación de los vectores virales de la terapia génica

Como respuesta específica a su pregunta, proporciono una respuesta sesgada de retrovirus usando 3 publicaciones. Como se señaló en las respuestas antes que yo, los virus sin mostrar problemas de efectos secundarios replicativos serían buenos para una terapia génica inherentemente más segura (aunque se han realizado importantes avances para que los vectores replicantes también sean seguros). El sistema de expresión retroviral de Clontech puede usarse para generar tales vectores retrovirales: VSV-G, Ecotropic, Amphotropic, Dualtropic
De hecho, tienen muchos de esos sistemas incluso en sistemas lentivirales y adenovirales.

Los virus necesitan ingresar primero a una célula para la cual los retrovirus usan una proteína de envoltura en su superficie. Env (gen)
Desafortunadamente, esta proteína de la envoltura es la fuente de problemas importantes en el desarrollo de formulaciones buenas y seguras para la terapia génica clínicamente relevante. Si eliminamos la proteína de la envoltura, tendremos retrovirus deficientes sin posibilidad de ingresar a la célula. A este retrovirus deficiente, se pueden agregar construcciones sintéticas seguras para hacer que entren en la célula y también muestran una estabilidad mucho mayor para desarrollar formulaciones seguras y altamente eficientes para la eventual administración farmacéutica.
Diseño de vectores híbridos de liberación de lípidos / retrovirales similares a partículas
&
Eficaz entrega de genes in vitro por híbridos de biopolímero / virus nanobiovectores

De hecho, estos constructos sintéticos dominan claramente qué tipo de vía intracelular puede aprovechar un retrovirus dentro de la célula:
Tráfico intracelular de vectores de entrega de genes híbridos

Este último enlace también discute cómo los procesos de tráfico celular pueden ser utilizados para la ventaja del virus al llegar eventualmente a su punto final: el núcleo. Finalmente, el tipo de virus define cómo puede ocurrir la integración genética, ya sea integración completa genómica como retrovirus o virus adenoasociado o simplemente expresión de construcciones genéticas sin integrarlas establemente en el genoma del huésped como en la mayoría de los otros tipos de virus.