Учені показали поведінку людських вірусів у рідкому середовищі на рівні атомів (відео)

Щоб краще вивчити біологічний об'єкт необхідно, щоб він вільно переміщався в тривимірному просторі. Те ж саме відноситься і до аналізу того, як віруси переміщаються в людському тілі, говорять учені під керівництвом Деб Келлі з Пенсільванського університету, які використовували передову електронну мікроскопію, щоб побачити, як людські віруси переміщуються з високою роздільною здатністю в майже природному середовищі. За словами Келлі, метод візуалізації може привести до кращого розуміння того, як вакцини-кандидати та методи лікування поводяться і функціонують при взаємодії з клітинами-мішенями, повідомляє Phys.org

Науковці створили в реальному часі 20-секундні відеоролики про людські віруси, які плавають у рідині, з майже атомною деталізацією, використовуючи електронний мікроскоп.

"Завдання, як і раніше, полягає в тому, щоб розглядати біологічні матеріали в динамічних системах, які відображають їхні справжні характеристики в організмі, — говорить Келлі. — Наші результати показують нові структури людських вірусів, що містяться в найдрібніших обсягах рідини, такого ж розміру, як респіраторні краплі, які розповсюджують SARS-CoV-2".

За словами Келлі, кріогенна електронна мікроскопія (кріо-ЕМ) стає золотим стандартом для дослідження зразків із атомним дозволом. Цей метод включає миттєве заморожування зразка та націлювання на нього пучка електронів. Електрони та компоненти зразка взаємодіють, що фіксується датчиками, вбудованими в прилад. Можна створити тисячі зображень, щоб обчислити, який цей зразок має вигляд у 3D, але потрібно більше інформації, щоб повністю зрозуміти, як цей зразок функціонує в більш природному середовищі.

"Не дивлячись на те, що кріо-ЕМ може надати нам багато інформації, вона як і раніше створює статичне зображення, — говорить Дж. М. Йонайд із Інституту природничих наук ім. Гака. — З поліпшеними мікросхемами та потужним прямим детектором на мікроскопі ми можемо зібрати безліч кадрів фільму, щоб побачити, як зразок діє в реальному часі. Ми можемо бачити речі такими, якими вони є насправді".

Учені використовували аденоасоційований вірус (AAV) у ролі моделі, щоб продемонструвати свій підхід. AAV — це біологічні наночастинки, які можна використовувати для доставки вакцин або ліків безпосередньо в клітини.

"AAV — це добре відомий засіб генної терапії, пов'язаний із доставкою ліків уу клітини та розробкою вакцини проти COVID-19, — говорить Келлі. — Ця модельна система вже добре вивчена, тому ми можемо використовувати її для перевірки нашого підходу з метою побачити біологічні об'єкти в рідкому стані, що знаходяться в організмі людини".

Учені помістили невеликі обсяги рідини, що містить AAV, у лунки спеціалізованих мікрочіпів із нітриду кремнію. Потім вони помістили збірки мікрочіпів в електронний мікроскоп, щоб досліджувати віруси в дії.

За словами Келлі, у результаті були отримані відеозаписи руху AAV в рідині з невеликими змінами на поверхні частинки, що свідчить про те, що фізичні властивості частинки змінюються в міру того, як вона досліджує навколишнє середовище. Відео було зроблено в дозволі від трьох до чотирьох Ангстрем (один атом вимірюється як один Ангстрем).

Переконавшись, що цей метод візуалізації працює, вчені звернули увагу на меншу мету: антитіла, що виробляються пацієнтами з COVID-19.

"Ми бачили, як антитіла, що містяться в сироватці крові пацієнтів із COVID-19, взаємодіяли з рештою часток SARS-CoV-2", — говорить Келлі, зазначивши, що можливість спостерігати такі взаємодії була б особливо корисною при оцінці життєздатності вакцин-кандидатів до клінічних випробувань.