Отслеживание вируса ВИЧ: как патогены СПИДа размножаются в теле
Ученые, используя изображения с высоким разрешением, визуализировали вплоть до миллисекунды то, как вирус иммунодефицита человека размножается в живых клетках хозяина, и выяснили, какие молекулы ему нужны для этой цели.
Чтобы лучше лечить болезни, мы должны понимать, как они возникают
Международная команда исследователей под руководством доктора Сирила Фаварда и доктора Дельфины Муро из Института исследований инфекционных заболеваний в Монтпелье в сотрудничестве с профессором Кристианом Эггелингом из Института фотонных технологий им. Лейбница, учеными Университета Фридриха Шиллера и Оксфордского университета с помощью изображений с супервысоким разрешением визуализировали с точностю до миллисекунды то, как ВИЧ размножается в живых клетках хозяина, и выяснили, какие молекулы ему требуются для этой цели.
Патоген СПИДа создает определенное липидное окружение
Используя STED флуоресцентную микроскопию с супервысоким разрешением, исследователи впервые обеспечили прямое доказательство того, что патоген СПИДа создает определенное липидное окружение для репликации. «Таким образом мы создали механизм исследования того, как это размножение потенциально возможно предотвратить», – говорит Кристиан Эггелинг. Команда исследователей, которая также включила ученых из Барселоны и Сауспорта, в Австралии, опубликовала результаты в журнале Science Advances 2019.
Исследователи сфокусировались на шлюзе, через который ВИЧ выходит из клетки после ее заражения: плазмачтеской мембране клетки. Они использовали протеин Gag как маркер, который координирует процессы, задействованные в сборке частиц вируса. «Там, где накапливается этот протеин, происходят решающие процессы, которые приводят к тому, что вирус высвобождается и инфицирует другие клетки», – объясняет Кристиан Эггелинг.
Чтобы понять это, исследователи изучили диффузию на точках возникновения частиц вируса. Они обнаружили, что только определенные липиды взаимодействуют и выборочно используются ВИЧ вирусом. Хотя эти липиды уже были известны, команда исследователей впервые смогла доказать это взаимодействие напрямую в живых инфицированных клетках.
Точка для атаки на предотвращение вирусов от размножения
«Это обеспечивает нас потенциальной целью для антивирусных лекарств, – говорит Кристиан Эггелинг. – Знание того, какие молекулы нужны ВИЧ для того, чтобы покинуть клетку и размножиться, является решающей предпосылкой для изучения того, как можно это предотвратить. Наша технология позволяеи непосредственно наблюдать за этими процессами». Кристиан Эггелинг и его команда теперь хотят разработать антитела, которые атакуют именно эти молекулы, и, таким образом, подавить распространение вируса.
Читайте также: Стало известно, как полностью излечить герпес
«Мы хотим не только изучить эти антитела с медицинской точки зрения, но также обнаружить, как их биофизическое взаимодействие может быть использовано для увеличения их эффективности», – говорит Эггелинг, описывая свою исследовательскую программу.
«С этой целью, мы анализируем биологические процессы – конкретно взаимодействие клеток и молекул – с помощью физических параметров, таких как диффузия.
Способы понять, как развивается болезнь
Кристиан Эггелинг объединяет технику флуоресцентной микроскопии супервысокого разрешения с методами, которые позволяют отслеживать в реальном времени передвижение отмеченных молекул для того, чтобы понимать, как развивается болезнь на минимальном молекулярном уровне.
Читайте также: 8 вещей, которые стоит выкинуть ради здоровья
Это позволяет ему и его команде исследователей изучать индивидуальные молекулы – например, в мембранах клеток – в живых клетках в пространстве и времени. «Это позволяет нам обнаруживать клеточные механизмы на молекулярном уровне, что было невозможно для предыдущих методов исследования, и работать на чрезвычайно малой пространственной шкале.
