Vira er små. Virkelig lille. Nogle er 1000 gange tinere end diameteren til et menneskehår. Når de først har angrebet og knyttet til en celle, har de en tendens til at bevæge sig langsomt, hvilket gør det muligt at se dem under et elektronmikroskop. Men før det, når de alle er på egen hånd, er de bare små bidder af genetisk materiale i en proteincoat, der krølles i uforudsigelige mønstre, hvilket gør dem næsten umulige at spore. Dette har længe været et problem for virologer, der ønsker at spore vira for bedre at forstå deres opførsel.
Relateret indhold
- Denne frosks slime dræber influenzavirus
- Forsøger du ikke at blive syg? Videnskaben siger, at du sandsynligvis gør det forkert
Nu har forskere ved Duke University udviklet en måde at gøre netop dette - se ubundne vira bevæge sig rundt i realtid. Denne "virus cam" kunne give indsigt i, hvordan vira bryder ind i celler og potentielt give anledning til nye måder at forhindre infektioner.
”Det, vi prøver at gøre, er at finde ud af, hvordan vira opfører sig, før de interagerer med celler eller væv, så vi potentielt kan finde nye måder at afbryde infektionsprocessen, ” siger Kevin Welsher, kemneren, der leder forskningen. Resultaterne blev for nylig offentliggjort i tidsskriftet Optics Letters .
En video af viruskammen repræsenterer stien for en lentivirus, en del af en gruppe vira, der forårsager dødbringende sygdomme hos mennesker, når den bevæger sig gennem en saltvandsløsning, og rejser i et område, der næsten ikke er bredere end et menneskehår. Farveændringerne i videoen repræsenterer tidenes gang - blå i begyndelsen og bevæger sig til rød i slutningen.
Dette billede viser 3D-stien for en individuel lentivirus, der bevæger sig gennem en saltvand-opløsning. Farverne repræsenterer tiden (blå er tidligst, rød er senest). (Duke University) Opførsel af ubundne vira er "slags et uudforsket territorium, " siger Welsher. Han kan sammenligne med at prøve at se en ubunden virus i handling for at spore en højhastighedsbiljagt med en satellit.
”Din virus er en lille bil, og du tager satellitbilleder og opdaterer dem så hurtigt som du kan, ” siger han. ”Men du ved ikke, hvad der sker derimellem, fordi du er begrænset af din opdateringsfrekvens.”
Virus-cam ligner mere en helikopter, siger han. Den kan faktisk låse fast på virusens position og se den kontinuerligt. Kameraet blev bygget af hertug postdoktorisk forsker Shangguo Hou, der rigget et mikroskop for at bruge en laser til at spore virussen, så den kan holdes i betragtning af mikroskopets platform, som er designet til at reagere meget hurtigt på den optiske feedback fra laseren.
Virus-cam er spændende, fordi den kan låse fast på virusens position, siger Welsher, men lige nu er det alt, hvad det gør. Han forbedrer biljagtanalogien og sammenligner viruskammen med en helikopter, der følger en bil, men kan ikke se nogen af dens omgivelser - vejen, bygningerne, andre biler. Deres næste skridt er at gå videre end blot at spore virussens position til at prøve at forstå dens miljø. Welsher og hans team vil gerne integrere virus-cam med 3D-billeddannelse af celleoverflader for at se, hvordan vira interagerer med celler, før de forsøger at trænge ind i dem.
Dette er ikke første gang forskere har fanget individuelle partikler i bevægelse i realtid. For tre år siden, mens han var i Princeton, udviklede Welsher selv en metode til sporing af en viruslignende lysstofrør af plastiske nanopartikler, der bevæger sig ind i en cellemembran.
Viraer er vanskeligere at spore end perlerne, fordi i modsætning til perlen, giver vira ikke noget lys af sig selv. Mærkning af vira med fluorescerende partikler gør virusserne lettere at se, men disse partikler er så meget større end virusserne i sig selv, at de sandsynligvis forstyrrer den måde, hvorpå virusserne bevæger sig og inficerer celler, ifølge Welsher. På grund af den optiske feedback, der leveres af laseren, kan det nye mikroskop detektere det meget svage lys, der afgives af bittesmå fluorescerende proteiner, som er meget mindre end virussen. Så Welsher og hans team indsatte et gult fluorescerende protein i virusets genom for at lade det spores uden at ændre den måde, den bevæger sig på.
Forskere har også fundet andre måder at spore meget små ting på. Et team brugte algoritmer til at spore vira og træne deres mikroskoper om hvor algoritmerne forudsagde, at viraerne ville være. I de senere år har britiske forskere også udviklet et utroligt følsomt optisk mikroskop, der kan se strukturer så små som 50 nanometer på tværs, så små som mange vira. Dette giver dem mulighed for at se vira, der udfører deres arbejde inde i levende celler, hvorimod elektronmikroskop kun kan bruges til døde, specielt forberedte celler.
Når kemikere forstår mere om, hvordan vira interagerer med celler, kunne virologer og molekylærbiologer involveres for at se, hvordan deres opførsel kan manipuleres, måske stoppe dem, før de inficerer en sund celle.
”Det ideelle scenarie er, at vi afslører en vis indsigt, der kan bruges, ” siger Welsher.
