Вирусите са малки. Наистина малко. Някои са 1000 пъти по-малки от диаметъра на човешка коса. След като атакуват и се прикрепят към клетка, те са склонни да се движат бавно, което прави възможно да ги видите под електронен микроскоп. Но преди това, когато всички са сами, те са само малки парчета генетичен материал в протеинова обвивка, извиващи се в непредсказуеми модели, което ги прави почти невъзможни за проследяване. Това отдавна е проблем за вирусолозите, които искат да проследят вирусите, за да разберат по-добре поведението си.
Свързано съдържание
- Тази жаба на слизеца убива грипните вируси
- Опитваш се да не се разболееш? Науката казва, че вероятно го правите неправилно
Сега изследователи от университета Дюк са разработили начин да направят точно това - да наблюдавате прикачени вируси да се движат в реално време. Тази „вирусна камера“ би могла да даде представа за това как вирусите се разпадат в клетките, потенциално поражда нови начини за предотвратяване на инфекции.
„Това, което се опитваме да направим, е да разберем как се държат вирусите, преди да взаимодействат с клетки или тъкани, така че потенциално можем да намерим нови начини да прекъснем процеса на инфекция“, казва Кевин Уелшър, химикът, който ръководи изследванията. Резултатите бяха публикувани наскоро в списанието Optics Letters .
Видеозапис от вирусна камера представлява пътя на лентивирус, част от група вируси, които причиняват смъртоносни заболявания при хората, докато се движи през разтвор на солена вода, пътувайки в зона, едва по-широка от човешката коса. Промените в цвета на видеото представляват течение на времето - синьо в началото, преминаване към червено в края.
Това изображение показва триизмерния път на отделен лентивирус, движещ се през разтвор на солена вода. Цветовете представляват време (синьото е най-рано, червеното е най-късно). (Университет Дюк) Поведението на непривързани вируси е „вид неизследвана територия“, казва Уелсър. Той оприличава да се опитва да наблюдава неприкачен вирус в действие за проследяване на преследване на високоскоростен автомобил със сателит.
„Вашият вирус е малка кола и вие правите сателитни снимки и ги освежавате възможно най-бързо“, казва той. „Но не знаете какво се случва между тях, защото сте ограничени от скоростта на опресняване.“
Камерата с вируси е по-скоро като хеликоптер, казва той. Всъщност може да се заключи в позицията на вируса и да го наблюдава непрекъснато. Камерата е построена от докторантичния изследовател на Дюк Шангуо Хоу, който е поставил микроскоп, за да използва лазер за проследяване на вируса, така че да може да бъде гледан от платформата на микроскопа, която е проектирана да реагира много бързо на оптичната обратна връзка от лазера.
Вирусната камера е вълнуваща, защото може да се заключи на позицията на вируса, казва Уелсър, но в момента това е всичко, което прави. Допълвайки аналогията на преследването на автомобили, той оприличава вирусната камера с хеликоптер, който следва кола, но не може да види никоя от околностите й - пътя, сградите, другите автомобили. Следващата им стъпка е да се премине от просто проследяване на позицията на вируса до опит за разбиране на неговата среда. Уелсър и неговият екип биха искали да интегрират вирусната камера с 3D изображения на клетъчни повърхности, за да видят как вирусите взаимодействат с клетките, преди да се опитат да проникнат в тях.
Това не е първият път, в който изследователите са хванали отделни частици да се движат в реално време. Преди три години, докато беше в Принстън, самият Уелсър разработи метод за проследяване на вирусоподобно флуоресцентно зърно, направено от пластмасови наночастици, движещи се в клетъчна мембрана.
Вирусите са по-трудни за проследяване от мънистата, защото, за разлика от мънистата, вирусите не отделят никаква светлина сами. Маркирането на вируси с флуоресцентни частици прави вирусите по-лесни за видимост, но тези частици са толкова по-големи от самите вируси, че вероятно пречат на начина, по който вирусите се движат и заразяват клетките, според Уелсър. Новият микроскоп поради оптичната обратна връзка, осигурена от лазера, може да открие много слабата светлина, излъчвана от малки флуоресцентни протеини, които са много по-малки от вируса. Така Уелсър и неговият екип вмъкнаха жълт флуоресцентен протеин в генома на вируса, за да може той да бъде проследен, без да променя начина, по който се движи.
Учените са измислили и други начини за проследяване на много малки неща. Един екип използва алгоритми за проследяване на вируси, тренирайки своите микроскопи за това къде алгоритмите предсказват вирусите. През последните години британските изследователи също разработиха невероятно чувствителен оптичен микроскоп, който може да види структури с размери до 50 нанометра, малки колкото много вируси. Това им позволява да виждат вируси, които вършат работата си в живи клетки, докато електронните микроскопи могат да се използват само за мъртви, специално подготвени клетки.
След като химиците разберат повече за това как вирусите взаимодействат с клетките, вирусолозите и молекулярните биолози биха могли да се включат, за да видят как може да се манипулира тяхното поведение, може би да ги спре, преди да инфектират здрава клетка.
„Идеалният сценарий е да открием някакво прозрение, което е приложимо“, казва Уелшър.
