Vírusy sú malé. Naozaj malý. Niektoré z nich sú 1 000-krát jemnejšie ako priemer ľudských vlasov. Akonáhle zaútočili a pripevnili sa na bunku, majú tendenciu pomaly sa pohybovať, čo umožňuje ich vidieť pod elektrónovým mikroskopom. Ale pred tým, keď sú všetci sami, sú to len malé kúsky genetického materiálu v bielkovinovom plášti, krútia sa nepredvídateľnými vzormi, takže sú takmer nemožné sledovať. To je už dlho problémom viroológov, ktorí chcú sledovať vírusy, aby lepšie porozumeli ich správaniu.
Súvisiaci obsah
- Sliznica tejto žaby zabíja chrípkové vírusy
- Snažíte sa nedostať chorý? Veda tvrdí, že to pravdepodobne robíte zle
Vedci z Duke University teraz vyvinuli spôsob, ako to dosiahnuť - sledujte nepripájané vírusy pohybujúce sa v reálnom čase. Táto „vírusová kamera“ by mohla poskytnúť informácie o tom, ako sa vírusy rozpadajú na bunky, čo by mohlo viesť k novým spôsobom prevencie infekcií.
„Snažíme sa zistiť, ako sa vírusy správajú skôr, ako interagujú s bunkami alebo tkanivami, takže môžeme potenciálne nájsť nové spôsoby, ako prerušiť proces infekcie, “ hovorí Kevin Welsher, chemik, ktorý vedie výskum. Zistenia boli nedávno uverejnené v časopise Optics Letters .
Video z vírusovej vačky predstavuje cestu lentivírusu, súčasti skupiny vírusov, ktoré spôsobujú smrteľné choroby u ľudí, keď sa pohybuje v roztoku slanej vody a putuje v oblasti sotva širšej ako ľudské vlasy. Zmeny farby vo videu predstavujú plynutie času - modrá na začiatku, na konci na červenú.
Tento obrázok ukazuje 3-D cestu jednotlivého lentivírusu pohybujúceho sa roztokom slanej vody. Farby predstavujú čas (najskôr modrá, najnovšia červená). (Duke University) Správanie nepripojených vírusov je „druhom nevyskúšaného územia“, hovorí Welsher. Radšej sa snaží pozerať nepripojený vírus v akcii na sledovanie vysokorýchlostného prenasledovania automobilov so satelitom.
„Váš vírus je malé auto a snímate satelitné snímky a obnovujete ich tak rýchlo, ako je to možné, “ hovorí. "Ale nevieš, čo sa medzi tým stane, pretože si obmedzený obnovovacou frekvenciou."
Vírusová kamera je skôr vrtuľníkom. V skutočnosti môže zablokovať pozíciu vírusu a nepretržite ho sledovať. Fotoaparát bol postavený popredným výskumným pracovníkom Duke Shangguo Hou, ktorý mikroskopom zmanipuloval použitie vírusu na sledovanie vírusu, aby ho mohol držať v zornom poli mikroskopová platforma, ktorá je navrhnutá tak, aby veľmi rýchlo reagovala na optickú spätnú väzbu z lasera.
Vírusová kamera je vzrušujúca, pretože dokáže zablokovať vírusovú pozíciu, hovorí Welsher, ale práve teraz je to všetko. Na základe analógie prenasledovania automobilu prirovnáva vírusovú kameru k helikoptére, ktorá sleduje auto, ale nevidí žiadne jeho okolie - cestu, budovy, iné autá. Ich ďalším krokom je posunúť sa ďalej od jednoduchého sledovania polohy vírusu a snažiť sa porozumieť jeho prostrediu. Welsher a jeho tím by chcel integrovať vírusovú kameru s 3D zobrazovaním bunkových povrchov, aby zistili, ako vírusy interagujú s bunkami skôr, ako sa ich pokúsia preniknúť.
Nie je to prvýkrát, čo vedci zachytili jednotlivé častice pohybujúce sa v reálnom čase. Pred tromi rokmi, keď bol v Princetone, sám Welsher vyvinul metódu sledovania vírusovej fluorescenčnej guľôčky vyrobenej z plastových nanočastíc pohybujúcich sa do bunkovej membrány.
Sledovanie vírusov je zložitejšie ako pri guľôčkach, pretože na rozdiel od guľôčok vírusy samy osebe nevydávajú žiadne svetlo. Značenie vírusov pomocou fluorescenčných častíc uľahčuje ich videnie, ale podľa Welshera tieto častice sú oveľa väčšie ako samotné vírusy, ktoré pravdepodobne interferujú s tým, ako sa vírusy pohybujú a infikujú bunky. Nový mikroskop môže vďaka optickej spätnej väzbe poskytovanej laserom zistiť veľmi slabé svetlo emitované malými fluorescenčnými proteínmi, ktoré sú oveľa menšie ako vírus. Welsher a jeho tím vložili žltý fluorescenčný proteín do genómu vírusu, aby ho bolo možné sledovať bez zmeny spôsobu jeho pohybu.
Vedci tiež prišli s inými spôsobmi sledovania veľmi malých vecí. Jeden tím použil algoritmy na sledovanie vírusov a školil svoje mikroskopy o tom, kde by algoritmy predpovedali výskyt vírusov. V posledných rokoch britskí vedci tiež vyvinuli neuveriteľne citlivý optický mikroskop, ktorý dokáže vidieť štruktúry s veľkosťou až 50 nanometrov, s minimálnym počtom vírusov. To im umožňuje vidieť vírusy, ktoré robia svoju prácu vo vnútri živých buniek, zatiaľ čo elektrónové mikroskopy sa môžu používať iba pre mŕtve, špeciálne pripravené bunky.
Keď chemici pochopia viac o tom, ako vírusy interagujú s bunkami, môžu sa viroológovia a molekulárni biológovia zapojiť, aby zistili, ako by sa dalo manipulovať s ich správaním. Možno ich zastavia skôr, ako infikujú zdravú bunku.
„Ideálnym scenárom je odhaliť nejaký pohľad, ktorý je možné uplatniť, “ hovorí Welsher.
