Οι ιοί είναι μικροί. Πραγματικά μικρό. Ορισμένες είναι 1.000 φορές μικρότερες από τη διάμετρο μιας ανθρώπινης τρίχας. Μόλις επιτεθούν και συνδεθούν σε ένα κελί, τείνουν να κινούνται αργά, γεγονός που καθιστά δυνατή την εμφάνισή τους υπό ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Αλλά πριν από αυτό, όταν είναι όλα από μόνα τους, είναι απλά λίγα κομμάτια γενετικού υλικού σε ένα παλτό με πρωτεΐνες, σκάνε σε απρόβλεπτα μοτίβα, καθιστώντας σχεδόν αδύνατο να εντοπιστούν. Αυτό είναι από καιρό ένα πρόβλημα για τους ιολόγους, που θέλουν να εντοπίσουν τους ιούς για να κατανοήσουν καλύτερα τη συμπεριφορά τους.
σχετικό περιεχόμενο
- Αυτό το Slime του Frog σκοτώνει τους ιούς της γρίπης
- Προσπαθώντας να μην αρρωσταίνουν; Η επιστήμη λέει ότι πιθανώς το κάνετε λάθος
Τώρα, οι ερευνητές του πανεπιστημίου του Duke έχουν αναπτύξει έναν τρόπο να το κάνουν ακριβώς αυτό - να παρακολουθήσουν μη συνδεδεμένους ιούς που κινούνται σε πραγματικό χρόνο. Αυτή η "κάμερα ιού" θα μπορούσε να δώσει μια εικόνα για το πώς οι ιοί διασπώνται σε κύτταρα, ενδεχομένως δημιουργώντας νέους τρόπους πρόληψης λοιμώξεων.
"Αυτό που προσπαθούμε να κάνουμε είναι να καταλάβουμε πώς συμπεριφέρονται οι ιοί πριν αλληλεπιδρούν με κύτταρα ή ιστούς, έτσι μπορούμε να βρούμε νέους τρόπους για να διακόψουμε τη διαδικασία μόλυνσης", λέει ο Kevin Welsher, χημικός που ηγείται της έρευνας. Τα ευρήματα δημοσιεύτηκαν πρόσφατα στο περιοδικό Optics Letters .
Ένα βίντεο από τον ιό έκκεντρο αντιπροσωπεύει τη διαδρομή ενός lentivirus, μέρος μιας ομάδας ιών που προκαλούν θανατηφόρες ασθένειες στους ανθρώπους, καθώς περνά μέσα από μια λύση θαλασσινού νερού, ταξιδεύοντας σε μια περιοχή μόλις πλατιά από την ανθρώπινη τρίχα. Οι αλλαγές χρώματος στο βίντεο αντιπροσωπεύουν το πέρασμα του χρόνου - μπλε στην αρχή, μετακινώντας στο κόκκινο στο τέλος.
Αυτή η εικόνα δείχνει την διαδρομή 3-D ενός μεμονωμένου φακοϊού που μετακινείται μέσω διαλύματος αλατούχου νερού. Τα χρώματα αντιπροσωπεύουν το χρόνο (το μπλε είναι νωρίτερο, το κόκκινο είναι αργότερο). (Duke University) Η συμπεριφορά των μη συνδεδεμένων ιών είναι "είδος μιας ανεξερεύνητης επικράτειας", λέει ο Welsher. Ομολογεί να προσπαθεί να παρακολουθήσει έναν μη συνδεδεμένο ιό σε δράση για να εντοπίσει μια κυνηγητική κίνηση αυτοκινήτου υψηλής ταχύτητας με ένα δορυφόρο.
"Ο ιός σας είναι ένα μικρό αυτοκίνητο και παίρνετε δορυφορικές εικόνες και ανανεώνετε όσο πιο γρήγορα μπορείτε, " λέει. "Αλλά δεν ξέρετε τι συμβαίνει στο μεταξύ, επειδή είστε περιορισμένοι από το ρυθμό ανανέωσης."
Ο ιός έκκεντρο είναι περισσότερο σαν ένα ελικόπτερο, λέει. Μπορεί πραγματικά να κλειδώσει στη θέση του ιού και να το παρακολουθεί συνεχώς. Η φωτογραφική μηχανή κατασκευάστηκε από τον μεταδιδακτορικό ερευνητή Duke Shangguo Hou, ο οποίος χειρίστηκε ένα μικροσκόπιο για να χρησιμοποιήσει ένα λέιζερ για την παρακολούθηση του ιού, ώστε να μπορεί να κρατηθεί εν όψη από την πλατφόρμα του μικροσκοπίου, η οποία έχει σχεδιαστεί για να ανταποκρίνεται πολύ γρήγορα στην οπτική ανατροφοδότηση από το λέιζερ.
Η κάμερα του ιού είναι συναρπαστική επειδή μπορεί να κλειδώσει στη θέση του ιού, λέει ο Welsher, αλλά τώρα αυτό είναι όλο που κάνει. Προχωρώντας στην αναλογική σύγκριση των αυτοκινήτων, ο ίδιος παρομοιάζει την κάμερα του ιού με ένα ελικόπτερο που ακολουθεί ένα αυτοκίνητο, αλλά δεν μπορεί να δει κανένα από τα περίχωρά του - το δρόμο, τα κτίρια, άλλα αυτοκίνητα. Το επόμενο βήμα είναι να προχωρήσουμε πέρα από την απλή παρακολούθηση της θέσης του ιού στην προσπάθεια να κατανοήσουμε το περιβάλλον του. Ο Ουέλσερ και η ομάδα του θα ήθελαν να ενσωματώσουν την κάμερα ιού με 3D απεικόνιση κυτταρικών επιφανειών, για να δουν πώς οι ιοί αλληλεπιδρούν με τα κύτταρα πριν προσπαθήσουν να τα διεισδύσουν.
Δεν είναι η πρώτη φορά που οι ερευνητές έχουν πιάσει μεμονωμένα σωματίδια που κινούνται σε πραγματικό χρόνο. Πριν από τρία χρόνια, ενώ στο Princeton, ο ίδιος ο Welsher ανέπτυξε μια μέθοδο ανίχνευσης μιας φθορίζουσας χάντρας που μοιάζει με ιό από πλαστικά νανοσωματίδια κινούμενα σε μια κυτταρική μεμβράνη.
Οι ιοί είναι πιο δύσκολο να εντοπιστούν από τις χάντρες, διότι, αντίθετα με τη χάντρα, οι ιοί δεν εκπέμπουν από μόνα τους φως. Η επισήμανση ιών με φθορίζοντα σωματίδια καθιστά τους ιούς πιο εύκολο να δουν, αλλά αυτά τα σωματίδια είναι πολύ μεγαλύτερα από τους ίδιους τους ιούς, πιθανώς παρεμβαίνουν στον τρόπο με τον οποίο μετακινούνται οι ιοί και μολύνουν κύτταρα, σύμφωνα με τον Welsher. Το νέο μικροσκόπιο, λόγω της οπτικής ανάδρασης που παρέχει το λέιζερ, μπορεί να ανιχνεύσει το πολύ αχνό φως που αποδίδεται από μικροσκοπικές φθορίζουσες πρωτεΐνες, οι οποίες είναι πολύ μικρότερες από τον ιό. Έτσι, ο Welsher και η ομάδα του εισήγαγαν μια κίτρινη φθορίζουσα πρωτεΐνη στο γονιδίωμα του ιού, ώστε να μπορεί να παρακολουθείται χωρίς να αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο κινείται.
Οι επιστήμονες έχουν επίσης βρει άλλους τρόπους για να εντοπίσουν πολύ μικρά πράγματα. Μια ομάδα χρησιμοποίησε αλγόριθμους για την παρακολούθηση των ιών, εκπαιδεύοντας τα μικροσκόπια τους όπου θα προέβλεπαν οι αλγόριθμοι οι ιοί. Τα τελευταία χρόνια, βρετανοί ερευνητές ανέπτυξαν επίσης ένα εξαιρετικά ευαίσθητο οπτικό μικροσκόπιο που μπορεί να δει δομές τόσο μικρές όσο τα 50 νανόμετρα, τόσο μικρό όσο πολλοί ιοί. Αυτό τους επιτρέπει να βλέπουν τους ιούς να δουλεύουν μέσα στα ζωντανά κύτταρα, ενώ τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο για νεκρά, ειδικά προετοιμασμένα κύτταρα.
Μόλις οι χημικοί καταλάβουν περισσότερα για το πώς οι ιοί αλληλεπιδρούν με τα κύτταρα, οι ιολόγοι και οι μοριακοί βιολόγοι θα μπορούσαν να εμπλακούν για να δουν πώς μπορεί να χειριστεί τη συμπεριφορά τους, ίσως να τους σταματήσει πριν μολύνουν ένα υγιές κύτταρο.
"Το ιδανικό σενάριο είναι ότι αποκαλύπτουμε κάποιες διορατικές ενδείξεις που είναι ενεργητικές", λέει ο Welsher.
