Вирус в момент перед атакой: новая технология позволяет увидеть неуловимые детали
Исследователи из Университета Дьюка под руководством доцента химии Кевина Уэлшера разработали метод, позволяющий в реальном времени снимать 3D-видео вирусов в момент их приближения к клеткам-мишеням. Работа опубликована в журнале Nature Methods.
Проблема наблюдения
Критические ранние моменты перед началом инфекции — когда вирус перемещается вне клетки — долгое время было практически невозможно наблюдать. Вирусы движутся в 100–1000 раз быстрее в незамкнутом пространстве, чем внутри клетки, и при этом в сотни раз меньше самих клеток. Это сравнимо с попыткой сфотографировать человека перед небоскребом, сохранив детали и того, и другого.
Решение: 3D-TrIm
Команда создала метод 3D Tracking and Imaging Microscopy (3D-TrIm), объединяющий два микроскопа в одном:
- Первый микроскоп «захватывает» быстро движущийся вирус, сканируя его лазером десятки тысяч раз в секунду и постоянно корректируя положение образца, чтобы удерживать вирус в фокусе.
- Второй микроскоп одновременно делает 3D-изображения окружающих клеток.
Эффект подобен навигации в Google Maps: система показывает и текущее местоположение (вирус), и окружающий ландшафт (клетки) в 3D.
Что удалось увидеть
На записях, сделанных с частотой 1000 кадров в секунду в течение 2,5 минут, видно, как частица вируса движется среди плотно упакованных клеток кишечника человека. В один из моментов вирус кратковременно контактирует с поверхностью клетки, скользит по ней, но не прикрепляется и отскакивает. Это этап «разведки» перед «взломом».
Текущие ограничения и будущее
- Для отслеживания вирус должен быть помечен специальным флуоресцентным маркером.
- Наблюдение возможно лишь несколько минут, пока метка не потускнеет.
- Главная задача — создание более ярких меток.
Цель исследователей — использовать метод для наблюдения за вирусами в более реалистичных, тканеподобных средах, где и начинается заражение. «Мы думаем, что теперь у нас есть такая возможность», — говорит Уэлшер.