Virusi su mali. Stvarno malo. Neke su tisuću puta sitnije od promjera ljudske dlake. Jednom kada su napali i priključili na stanicu, imaju tendenciju da se polako kreću, što ih omogućuje vidjeti pod elektronskim mikroskopom. Ali prije toga, kada su svi sami, oni su samo mali komadići genetskog materijala u proteinskom omotaču, koji se vrište u nepredvidive obrasce, zbog čega ih je gotovo nemoguće pratiti. To je već dugo problem virolozima, koji žele pratiti viruse kako bi bolje razumjeli njihovo ponašanje.
Povezani sadržaj
- Ova žabica sluz ubija viruse gripe
- Pokušava da se ne razboli? Znanost kaže da to vjerojatno radite pogrešno
Sada, istraživači sa Sveučilišta Duke razvili su način da to i učine - gledajte kako se pripojeni virusi kreću uokolo u stvarnom vremenu. Ovaj "virus virus" mogao bi dati uvid u to kako virusi propadaju u stanice, što potencijalno može stvoriti nove načine prevencije infekcija.
"Ono što pokušavamo učiniti je shvatiti kako se virusi ponašaju prije interakcije sa stanicama ili tkivom, tako da potencijalno možemo pronaći nove načine prekida infekcijskog procesa", kaže Kevin Welsher, kemičar koji je vodio istraživanje. Otkrića su nedavno objavljena u časopisu Optics Letters .
Videozapis sa virusnom kamerom predstavlja put lentivirusa, dijela skupine virusa koji kod ljudi uzrokuju smrtonosne bolesti dok se kreće kroz otopinu slane vode, putujući područjem jedva širim od ljudske dlake. Promjene boje u videu predstavljaju vremensko razdoblje - plava u početku, a na kraju prelazi u crvenu.
Ova slika prikazuje 3-D put pojedinačnog lentivirusa koji se kreće kroz otopinu slane vode. Boje predstavljaju vrijeme (plava je najranija, crvena je najnovija). (Sveučilište Duke) Ponašanje netaknutih virusa "je vrsta neistražene teritorije", kaže Welsher. On uspoređuje pokušavajući gledati netaknuti virus u akciji praćenja automobilske jurnjave velikom brzinom sa satelitom.
"Vaš je virus mali automobil, i uzmete satelitske snimke i osvježite ih što je brže moguće", kaže on. "Ali ne znate što se događa između, jer ste ograničeni brzinom osvježavanja."
Kamera virusa više sliči helikopteru, kaže on. Može se zapravo zaključati u položaju virusa i neprestano ga promatrati. Kameru je izgradio Dukeov postdoktorski istraživač Shangguo Hou, koji je opremio mikroskop da bi se pomoću lasera mogao pratiti virus kako bi se on mogao ugledati na platformi mikroskopa koja je dizajnirana tako da vrlo brzo reagira na optičku povratnu informaciju lasera.
Virusna kamera uzbudljiva je jer se može zaustaviti na položaju virusa, kaže Welsher, ali upravo je to sve što radi. Nastavljajući analogiju jurnjavi automobila, on uspoređuje virusnu kameru s helikopterom koji prati automobil, ali ne vidi nijednu njegovu okolicu - cestu, zgrade i druge automobile. Sljedeći je korak korak dalje od praćenja položaja virusa do pokušaja razumijevanja njegove okoline. Welsher i njegov tim željeli bi integrirati virusnu kameru s 3D slikanjem staničnih površina kako bi vidjeli kako virusi komuniciraju sa stanicama prije nego što pokušaju prodrijeti u njih.
Ovo nije prvi put da su istraživači uhvatili pojedine čestice koje se kreću u stvarnom vremenu. Prije tri godine, dok je bio na Princetonu, sam Welsher razvio je metodu za praćenje virusnog fluorescentnog zrnca napravljenog od plastičnih nanočestica koji se kreću u staničnu membranu.
Viruse je teže pratiti od perlica jer virusi, za razliku od perli, ne daju svjetlost. Označavanje virusa fluorescentnim česticama olakšava uvid u viruse, ali te su čestice toliko veće od samih virusa da se vjerojatno miješaju s načinom na koji se virusi kreću i inficiraju stanice, prema Welsher-u. Novi mikroskop, zahvaljujući optičkim povratnim informacijama koje pruža laser, može otkriti vrlo slabo svjetlo koje zrače sitni fluorescentni proteini koji su mnogo manji od virusa. Tako su Welsher i njegov tim umetnuli žuti fluorescentni protein u genom virusa kako bi mu se omogućilo praćenje bez promjene načina kretanja.
Znanstvenici su također smislili i druge načine praćenja vrlo malih stvari. Jedan tim koristio je algoritme za praćenje virusa, uvježbavajući njihove mikroskope na mjestu gdje su algoritmi predviđali da će se virusi nalaziti. Posljednjih godina britanski su istraživači razvili i nevjerojatno osjetljiv optički mikroskop na kojem se mogu vidjeti građevine promjera 50 nanometara, malobrojne koliko virusa. To im omogućuje da vide viruse koji rade svoj posao unutar živih stanica, dok se elektronski mikroskopi mogu koristiti samo za mrtve, posebno pripremljene stanice.
Jednom kada kemičari shvate više o tome kako virusi komuniciraju sa stanicama, virolozi i molekularni biolozi mogli bi se uključiti da vide kako se njihovim ponašanjem može manipulirati, možda ih zaustaviti prije nego što zaraze zdravu stanicu.
"Idealan scenarij je da otkrijemo neki uvid koji je djeljiv", kaže Welsher.
