Viirused on väikesed. Päris väike. Mõni neist on inimese juuste läbimõõdust 1000 korda peenem. Kui nad on raku ründanud ja raku külge kinnitunud, kipuvad nad aeglaselt liikuma, mis võimaldab neid elektronmikroskoobi all näha. Kuid enne seda, kui nad on kõik üksi, on nad lihtsalt väikesed geneetilise materjali tükid proteiinikihis, keerledes ettearvamatutes mustrites, muutes need peaaegu võimatuks. See on juba pikka aega olnud probleemiks viroloogidele, kes soovivad viirusi jälgida, et oma käitumist paremini mõista.
Seotud sisu
- See konna lima tapab gripiviirused
- Kas proovite haigeks jääda? Teadus ütleb, et teete seda tõenäoliselt valesti
Nüüd on Duke'i ülikooli teadlased välja töötanud viisi, kuidas seda just teha - jälgida ühendamata viirusi, mis reaalajas ringi liikuvad. See viirusekamber võiks anda ülevaate viiruste rakkudesse lagunemisest, võimaldades uusi viise nakkuste ennetamiseks.
"Mida me proovime teha, on välja selgitada, kuidas viirused käituvad enne rakkude või kudedega suhtlemist, nii et võime potentsiaalselt leida uusi viise nakkusprotsessi katkestamiseks, " ütleb uuringuid juhtinud keemik Kevin Welsher. Tulemused avaldati hiljuti ajakirjas Optics Letters .
Viirusekambri video kirjeldab lentiviruse teed, mis on osa viiruste grupist, mis põhjustab inimestel surmavaid haigusi, kuna see liigub läbi soolase vee lahuse, liikudes vaevalt laiemas piirkonnas kui juus. Video värvimuutused tähistavad aja möödumist - sinine alguses, lõpus punane.
Sellel pildil on näidatud soolase vee lahuse kaudu liikuva üksiku lentiviruse 3-D rada. Värvid tähistavad aega (sinine on kõige varasem, punane on viimane). (Duke'i ülikool) Kinnitamata viiruste käitumine on "omamoodi uurimata territoorium", ütleb Welsher. Ta hindab, et kui ta püüab jälgida aktiveerimata viirust, jälgib ta satelliidi abil kiire auto tagaajamist.
"Teie viirus on väike auto ja teete satelliidipilte ning värskendate neid nii kiiresti kui võimalik, " ütleb ta. "Kuid te ei tea, mis vahepeal toimub, sest teie värskendussagedus on piiratud."
Ta ütleb, et viirusekamber sarnaneb rohkem helikopteriga. See võib tegelikult lukustada viiruse positsiooni ja seda pidevalt jälgida. Kaamera ehitas Duke'i järeldoktor Shangguo Hou, kes kinnitas mikroskoobi abil viiruse jälitamiseks laseri, nii et seda saab hoida mikroskoobi platvormil, mis on loodud reageerima laseriga saadavale optilisele tagasisidele väga kiiresti.
Viiruse nukk on põnev, kuna see võib lukustuda viiruse positsiooni, väidab Welsher, kuid praegu on see kõik, mida see teeb. Autosõiduajamise analoogiat edendades võrdleb ta viirusekambrit kopteriga, mis järgneb autole, kuid ei näe selle ümbrust - teed, hooneid, muid autosid. Nende järgmine samm on liikuda kaugemale lihtsalt viiruse positsiooni jälgimisest, et proovida mõista selle keskkonda. Welsher ja tema meeskond sooviksid viirusekammi integreerida rakupindade 3D-pildistamisega, et näha, kuidas viirused interakteeruvad rakkudega enne nende tungimist.
See pole esimene kord, kui teadlased püüavad reaalajas liikuvaid üksikuid osakesi. Kolm aastat tagasi, Princetoni ajal, töötas Welsher ise välja meetodi viirusesarnaste fluorestseeruvate helmeste jälgimiseks, mis olid valmistatud rakumembraani liikuvatest plastikust nanoosakestest.
Viirusi on keerulisem jälgida kui helmeid, sest erinevalt helmest ei anna viirused iseenesest valgust. Viiruste sildistamine fluorestsentsosakestega muudab viirused hõlpsamini nähtavaks, kuid need osakesed on palju suuremad kui viirused ise, segades Welsheri sõnul tõenäoliselt viiruste liikumist ja rakkude nakatamist. Uus mikroskoop suudab laseriga saadava optilise tagasiside tõttu tuvastada väga nõrka valgust, mille annavad pisikesed fluorestsentsvalgud, mis on viirusest palju väiksemad. Nii et Welsher ja tema meeskond lisasid viiruse genoomi kollase fluorestsentsvalgu, et võimaldada selle jälgimist ilma liikumisviisi muutmata.
Teadlased on leidnud ka muid võimalusi väga väikeste asjade jälgimiseks. Üks meeskond kasutas viiruste jälgimiseks algoritme, koolitades oma mikroskoope selle kohta, kus algoritmid ennustasid viiruste olemasolu. Viimastel aastatel on Briti teadlased välja töötanud ka uskumatult tundliku optilise mikroskoobi, mis näeb struktuure nii väikestel kui 50 nanomeetrit, nii palju kui palju viirusi. See võimaldab neil näha viirusi elusate rakkude sees töötamas, samas kui elektronmikroskoope saab kasutada ainult surnud, spetsiaalselt selleks ette valmistatud rakkude jaoks.
Kui keemikud mõistavad rohkem viiruste ja rakkude vastasmõju, võiksid viroloogid ja molekulaarbioloogid osaleda, et näha, kuidas nende käitumisega manipuleerida saab, ehk peatada need enne terve raku nakatamist.
"Ideaalne stsenaarium on see, kui me leiame mõne ülevaate, mis on teostatav, " sõnab Welsher.
