A vírusok kicsik. Tényleg kicsi. Néhányuk 1000-szer vékonyabb, mint az emberi haj átmérője. Miután megtámadtak és egy sejthez kapcsolódtak, hajlamosak lassan mozogni, ami lehetővé teszi, hogy elektronmikroszkóp alatt láthassák őket. De ezt megelőzően, amikor maguk egyedül vannak, csak egy apró genetikai anyag darabból állnak fehérjeköpenyben, kiszámíthatatlan mintákba gurulva, majd szinte lehetetlenné téve őket. Ez már régóta problémát jelent a virológusok számára, akik a vírusok nyomon követésére szeretnének viselkedésük jobb megértése érdekében.
kapcsolodo tartalom
- Ez a béka iszapja megöli az influenzavírusokat
- Megpróbál nem betegni? A tudomány azt mondja, hogy valószínűleg rosszul teszel
A Duke Egyetem kutatói most kifejlesztettek egy módszert arra, hogy ezt tegyék - figyeljék a csatolt vírusok valós időben történő mozogását. Ez a „víruskamera” betekintést nyújthat arra, hogy a vírusok miként alakulnak a sejtekbe, és ezáltal új módszereket eredményezhet a fertőzések megelőzésében.
"Azt próbáljuk kitalálni, hogyan viselkednek a vírusok, mielőtt kölcsönhatásba lépnek a sejtekkel vagy szövetekkel, így potenciálisan új módszereket találhatunk a fertőzés folyamatának megszakítására" - mondja Kevin Welsher, a kutatást vezető vegyész. Az eredményeket nemrégiben közzétették az Optics Letters folyóiratban.
A víruskamera által készített videó a lentivírus útját ábrázolja, amely egy víruscsoport egy része, amely halálos betegségeket okoz az emberekben, mivel egy sósvizes oldaton keresztül mozog, és az emberi hajától alig szélesebb területen halad. A videó színváltozása az idő múlását jelzi - elején kék, végén pirosra vált.
Ez a kép egy só-víz oldaton áthaladó egyes lentivírusok 3D-s útját mutatja. A színek az időt jelölik (a kék a legkorábbi, a piros a legújabb). (Duke Egyetem) A nem csatolt vírusok viselkedése „egy ilyen felfedezetlen terület” - mondja Welsher. Szeretné, ha egy csatolt vírust próbál megnézni akcióban, és egy nagy sebességű autókövetést követ fel egy műholdas nyomkövetéssel.
"A vírus egy kis autó, és műholdas képeket készít, és minél gyorsabban frissíti őket" - mondja. "De nem tudod, mi történik a kettő között, mert a frissítési gyakoriságod korlátozott."
A víruskamera inkább helikopterhez hasonló, mondja. Valójában rögzítheti a vírus helyzetét, és folyamatosan figyeli. A kamerát a Duke posztdoktori kutató, Shangguo Hou készítette, aki mikroszkóppal felállította a lézert a vírus nyomon követésére, így azt a mikroszkóp felületén tarthatja, amely nagyon gyorsan reagál a lézer optikai visszajelzésére.
A vírusbütyök izgalmas, mert rögzítheti a vírus helyzetét - mondja Welsher, de éppen ez a helyzet. Az autó üldözésének analógiája mellett a vírus cam egy helikopterhez hasonlítja, amely követi az autót, de nem látja annak környékét - az utat, épületeket, más autókat. Következő lépésük a vírus helyzetének egyszerű követésén túl a környezet megértésének megkísérelése. Welsher és csapata szeretné integrálni a vírusbütyköt a sejtfelületek 3D képalkotó képeivel, hogy megnézze, hogyan lépnek kölcsönhatásba a vírusok a sejtekkel, mielőtt behatolnának rájuk.
A kutatók nem az első alkalom, hogy az egyes részecskéket valós időben mozgatják. Három évvel ezelőtt, míg Princetonban dolgozott, Welsher maga kidolgozta a sejtmembránba mozgó műanyag nanorészecskékből készült vírusszerű fluoreszkáló gyöngyök nyomon követésének módszerét.
A vírusokat nehezebb nyomon követni, mint a gyöngyöket, mert a gyöngyökkel ellentétben a vírusok önmagukban nem adnak fényt. A vírusok fluoreszcens részecskékkel történő megjelölése megkönnyíti a vírusok észlelését, ám ezek a részecskék sokkal nagyobbak, mint maguk a vírusok, Welsher szerint valószínűleg megzavarják a vírusok mozgását és megfertőzik a sejteket. Az új mikroszkóp a lézer által nyújtott optikai visszacsatolás miatt képes érzékelni az apró fluoreszcens fehérjék által kibocsátott nagyon halvány fényt, amely sokkal kisebb, mint a vírus. Tehát Welsher és csapata beillesztett egy sárga fluoreszcens fehérjét a vírus genomjába, hogy nyomon követhető legyen, anélkül hogy megváltoztatná a mozgás módját.
A tudósok más módszereket is kidolgoztak a nagyon kicsi dolgok nyomon követésére. Az egyik csapat algoritmusokat használt a vírusok nyomon követésére, miközben mikroszkópjait arra késztette, hogy az algoritmusok miként jósolták meg a vírusokat. Az elmúlt években a brit kutatók hihetetlenül érzékeny optikai mikroszkópot fejlesztettek ki, amely 50 nanométer átmérőjű és annyi vírust képes látni. Ez lehetővé teszi számukra, hogy a vírusok élő sejtekben végezzék munkájukat, míg az elektronmikroszkópok csak elhalt, speciálisan előkészített sejtekhez használhatók.
Miután a vegyészek jobban megértették a vírusok kölcsönhatásba lépését a sejtekkel, a virológusok és a molekuláris biológusok bekapcsolódhatnak, hogy megfigyeljék, hogyan manipulálhatják viselkedésüket, esetleg megállíthatják őket, mielőtt megfertőzik az egészséges sejteket.
„Az ideális forgatókönyv az, ha felismerünk valamilyen megvalósítható betekintést” - mondja Welsher.
