Щозими, коли повітря стає холоднішим і шарфи знову на плечах, з'являється і старий гість: грип. Він заявляє про себе лихоманкою, ломотою в кінцівках та знайомою нежитю. Але за цими симптомами ховається мікроскопічна драма.
Винуватцем є вірус грипу, який проникає в організм на найдрібніших краплях, які ми вдихаємо. Опинившись усередині, він обходить наш захист і починає свою тиху атаку, вражаючи ті клітини, які підтримують наше життя.
На поверхні вірусу грипу знаходяться два молекулярні "ключі": гемаглютинін (HA) і нейрамінідаза (NA). Це відмички вірусу, інструменти, які дозволяють йому проникати в наші клітини та поширюватися від одного хазяїна до іншого.
Вірус грипу атакує подібно до злодія, що шукає незачинені двері. Його білки HA і NA чіпляються за крихітні молекули, які називаються сіаловими кислотами, на поверхні клітин. Після прикріплення вірус ковзає по поверхні клітини, доки вона не змінить свою форму і не поглине вірус. Цей процес називається ендоцитоз.
Однак спостерігати за тим, як вірус грипу проникає в клітини, було складно, оскільки стандартні мікроскопи не могли чітко сфотографувати ці швидкі, крихітні етапи.
У ході проривного дослідження вчені зі Швейцарії та Японії створили новий тип «супермікроскопа», об'єднавши два потужні інструменти візуалізації: атомно-силову мікроскопію (АСМ) та флуоресцентну мікроскопію, розробивши новий метод, який називають подвійною конфокальною АСМ з візуалізацією вірусу (ViViD-AFM). Ця гібридна система дозволяє дослідникам із неймовірною деталізацією розглядати живі клітини людини. Це дає новий погляд на те, як працює вірус грипу, в режимі реального часу.
Вперше дослідники змогли побачити нанорозмірну драму проникнення вірусу грипу до клітини. Але найбільше їх здивувала роль цільової клітини у цьому процесі. Замість того щоб спокійно впускати вірус, клітина, здавалося, чинила опір: розтягувалася, змінювала форму і навіть намагалася схопити вірус, ніби контролюючи ситуацію.
"Інфекція клітин нашого організму - це як танець між вірусом і клітиною", - припустив Йохеї Ямаучі з ETH Zurich.
За допомогою своєї нової системи команда спостерігала, як окремі частинки вірусу грипу переміщаються поверхнею клітини в різних умовах, наприклад, коли блокувалися певні вірусні білки, коли на клітині було менше місць зв'язування або коли тестувалися різні типи вірусів. Вони також вивчали, як клітинна мембрана змінює форму до та під час проникнення вірусу.
Як віруси грипу проникають у наші клітини
Щоб чітко побачити вірус грипу, вчені часто додають флуоресцентні позначки, які змушують вірус світитися. Але їх новий інструмент дозволяє відстежувати віруси навіть без будь-яких міток. Цей метод дозволяє дослідникам одночасно бачити як форму клітини, так і сигнали, що світяться від вірусу, даючи докладну картину того, як білки вірусу з'єднуються і взаємодіють з клітиною.
Дослідження показало, що вірусам грипу необхідні більші виступи на поверхні клітини, щоб проникнути всередину. Ці виступи складаються з актину, білка, який допомагає формувати клітину, і їхня дія не була зупинена деякими інгібіторами, що означає, що цей процес може бути аналогічним іншим клітинним процесам. Після того як вірус прикріплюється до кластерів рецепторів, він посилає сигнали, які змушують клітину обернути його клатрином і створити актиновий виступ, втягуючи вірус усередину. Потім вірус відокремлюється в везикулу і переноситься глибше в клітину до ядра.
Ця нова мікроскопічна методика також може допомогти у розробці майбутніх ліків. Дослідники можуть використовувати її для перевірки ефективності противірусних препаратів безпосередньо в живих клітинах та спостерігати результати в режимі реального часу. Команда також зазначає, що той самий інструмент може бути використаний для вивчення поведінки інших вірусів, а також взаємодії вакцин із клітинами.
ViViD-AFM може стати свого роду «вікном» у насиченому житті клітин. Це може допомогти дослідникам спостерігати за тим, як віруси грипу різної форми прикріплюються і проникають усередину, як клітини вивільняють крихітні пакети, які називаються позаклітинними везикулами, або навіть як наночастинки, що несуть ліки, проникають усередину. Коротко кажучи, ViViD-AFM – це як універсальна лінза, яка може змінити наше розуміння того, як клітини взаємодіють із вірусами та ліками, відкриваючи двері для великих відкриттів у біології та фармацевтиці.
