Выживание наименее приспособленных: противовирусный препарат избирательно нацелен на самые агрессивные вирусы

Новое исследование, изучавшее инфицирование отдельных клеток вирусом и последствия противовирусного вмешательства, показало, что противовирусный препарат, ингибирующий репликационный аппарат вируса, избирательно нацелен на самые агрессивные вирусы. Этот новый взгляд на динамику инфекции и механизм действия препарата невозможно было получить при стандартном подходе изучения популяций клеток. Исследователи из Университета Пенсильвании, Университета Дьюка и Техасского университета в Остине разработали высокопроизводительную систему для изучения большого количества одиночных инфицированных клеток, что позволило получить новые данные. Статья с результатами исследования опубликована в журнале Cell Reports.

Для изучения динамики вирусной инфекции на уровне отдельных клеток исследователи использовали модифицированную версию вируса полиомиелита, продуцирующую зеленый флуоресцентный белок. По мере репликации вируса в клетке производится всё больше этого белка, что можно отслеживать. Чтобы изучить достаточное количество отдельных клеток для получения статистически значимых результатов, была создана микрофлюидная система, позволяющая одновременно наблюдать до 6400 клеток.

Клетки, инфицированные вирусом полиомиелита, обрабатывали 2'-C-метиладенозином — ингибитором вирусной полимеразы, который останавливает репликацию генома вируса (необходимый шаг для производства новых вирусных частиц). Этот препарат помог проложить путь для разработки софосбувира — противовирусного средства, входящего в состав комбинированной терапии для излечения гепатита C. Как и ожидалось, препарат устранил около 50% инфекций, но, к удивлению учёных, он оказался наиболее эффективен против вирусов, которые размножались быстрее всего. Это наблюдение было бы невозможно без изучения клеток по отдельности.

Исследователи также отследили временной ход и динамику вирусных инфекций в отдельных клетках, изучив время начала репликации вируса, её скорость и максимальный уровень роста. Работа на уровне отдельных клеток позволила определить, какие из этих факторов могут зависеть от вариаций между клетками, а какие — от генетической вариабельности в популяции вирусов.

Новый инструмент позволяет начать идентификацию конкретных факторов (вариаций между клетками или вирусами), ответственных за разные исходы инфекции. Понимание этих механизмов сделает разработку новых противовирусных препаратов более целенаправленной.