Визуализация в реальном времени: как SARS-CoV-2 атакует клетки человека
Исследователи впервые визуализировали в реальном времени процесс связывания спайк-белка SARS-CoV-2 с рецептором ACE2 на человеческой клетке и последующего поглощения вируса клеткой (эндоцитоза). Это стало возможным благодаря созданию «псевдовириона» — наночастицы, несущей активные спайк-белки вируса.
Ключевая технология: квантовые точки и флуоресценция
- Ученые из Научно-исследовательской лаборатории ВМС США (NRL) разработали псевдовирион, прикрепив рецептор-связывающие домены спайк-белка к квантовой точке (флуоресцентной наночастице).
- Рецепторы ACE2 на клетках были помечены зеленым флуоресцентным белком (GFP).
- При связывании спайк-белка с ACE2 квантовая точка и флуоресцентная метка сближаются, что приводит к гашению флуоресценции (quenching), которое можно отслеживать.
Наблюдение за атакой вируса
Команда из Национального центра развития трансляционных наук (NCATS) использовала этот псевдовирион для наблюдения за живыми клетками:
- «Вы можете реально видеть, как это происходит в реальном времени», — говорит ученый Кирилл Горшков.
- Была отслежена не только связка белков, но и последующий эндоцитоз — процесс поглощения вирусной частицы клеткой.
- Эксперимент подтвердил, что эндоцитоз зависит от белка динамина: при добавлении ингибитора Dyngo-4a связывание происходило, но поглощения клеткой не было.
Значение для поиска лекарств
Новый метод предлагает прямое визуальное наблюдение за ключевым этапом заражения, что делает его мощным инструментом для скрининга лекарств и антител:
- В присутствии двух тестовых антител связывание и эндоцитоз полностью блокировались.
- Метод обеспечивает высокую пропускную способность для быстрого тестирования потенциальных препаратов.
Ограничения и дальнейшие шаги
- Текущая система визуализирует только механизм проникновения через эндоцитоз. Остается неясным, используется ли альтернативный механизм (слияние мембран) в некоторых типах клеток, например, в ткани легких.
- Для изучения слияния мембран псевдовирион потребует значительной модификации.
Исследование также стало примером успешного удаленного сотрудничества между институтами, которое продвигалось быстрее, чем многие предыдущие проекты с личными встречами.