Development of viral particles for diagnostic and therapeutic applications and study of their interactions with cells

Abstract

Polyomavirové částice představují všestrannou platformu pro biomedicínské aplikace. Tato práce je rozdělena do dvou částí: První hodnotí potenciál virových částic jako antigenů v sérologické diagnostice. Klademe si za cíl zavéstt metodu pro detekci subtypově specifických protilátek proti polyomaviru BK, který je významným patogenem u pacientů po transplantaci ledvin. Zkoumali jsme seroprevalenci v české populaci a zjistili, že pro zvýšení senzitivity je nutné použít antigeny odvozené od vícero subtypů polyomaviru BK. Také jsme analyzovali roli povrchových smyček hlavního kapsidového proteinu VP1 v rozpoznávání protilátkami a hodnotili dopady mutací v těchto místech. Hodnotili jsme potenciál částic s mutacemi v DE a EF povrchových smyčkách jako antigenů pro sérologické testy. Druhá část posuzuje virové částice jako nosiče pro vnitrobuněčnou dopravu, přičemž se zaměřuje na klíčové problémy, jako je proteinová korona a uvíznutíí v endozomu. Hodnotili jsme vliv proteinové korony na polyomavirové částice a ukázali, že v prostředí se sérem neovlivňuje jejich přesměrování. Modifikací částic pomocí peptidů penetrujících membrány jsme ukázali, že tyto peptidy (zejména pokud jsou nekovalentně připojeny k povrchu kapsidy) mohou zvýšit účinnost dopravy do buněk. Když jsme zkoumali mechanismy tohoto zvýšení...

Polyomaviruses offer versatile platforms for biomedical applications as viral particles. This thesis is divided into two parts: First, it evaluates the potential of polyomaviral particles as antigens in serodiagnostics. We aimed to establish a method for detecting subtype-specific antibodies against polyomavirus BK, a significant pathogen in kidney transplant recipients. We investigated the seroprevalence of the Czech population and found that multiple subtypes of polyomavirus BK-derived antigens are needed to achieve higher sensitivity. We also analyzed the role of major capsid protein VP1 surface loops in antibody recognition and assessed the impact of mutations in these sites. Mutant particles with changes introduced into the DE and EF surface loops were evaluated as antigens for serological assays. Second, this thesis investigates polyomaviral particles as carriers for intracellular delivery, addressing key challenges like protein corona and endosomal entrapment. We evaluated the impact of protein corona on polyomaviral particles and showed that it does not influence their retargeting in the serum environment. Upon modifying viral particles with cell-penetrating peptides, we showed that these peptides, particularly when non-covalently associated with the capsid surface, can enhance the delivery...