Ученые впервые в реальном времени увидели, как вирус гриппа проникает в клетку

Лихорадка, ломота в теле и насморк — с приходом зимы возвращается и сезон гриппа. Болезнь вызывают вирусы гриппа, которые попадают в организм через капли и заражают уязвимые клетки. Международная группа исследователей из Швейцарии и Японии смогла в деталях рассмотреть, как именно происходит этот процесс.

Клетки активно помогают захватывать вирусы гриппа. На изображении показана клетка, в центре которой находится вирус. Автор: Emma Hyde / ETH Zurich

Под руководством профессора молекулярной медицины ETH Zurich Йохея Ямаучи ученые использовали разработанный ими метод микроскопии, позволяющий в высоком разрешении наблюдать за поверхностью живых человеческих клеток в чашке Петри. Это позволило им впервые в реальном времени увидеть момент проникновения вируса гриппа в живую клетку.

Исследователи обнаружили неожиданное: клетки не пассивно ждут, когда вирус их атакует. Вместо этого они активно помогают его захватить. «Заражение наших клеток похоже на танец между вирусом и клеткой», — говорит Йохей Ямаучи.

Вирус использует обычную клеточную систему поглощения, которая необходима для доставки в клетку таких важных веществ, как гормоны, холестерин или железо. Процесс начинается с прикрепления вируса к специфическим молекулам на поверхности клетки. Он «скользит» по мембране, цепляясь от одной молекулы к другой, пока не достигнет участка с высокой концентрацией рецепторов — наиболее эффективного пути для проникновения.

Когда рецепторы клетки обнаруживают прикрепленный вирус, мембрана начинает формировать в этом месте небольшое углубление. Структурный белок клатрин формирует и поддерживает этот углубляющийся карман, который постепенно обволакивает вирус, образуя везикулу (пузырек). Затем клетка втягивает этот пузырек внутрь, где его оболочка растворяется, высвобождая вирус.

Предыдущие методы, такие как электронная микроскопия, требовали уничтожения клеток для получения изображения, показывая лишь отдельные моменты времени. Флуоресцентная микроскопия позволяла вести наблюдение в реальном времени, но с низким пространственным разрешением.

Новый метод, объединяющий атомно-силовую микроскопию (АСМ) с флуоресцентной, получил название ViViD-AFM. Он позволил ученым отследить тонкие движения, сопровождающие проникновение вируса. С его помощью было показано, что клетки активно помогают вирусу на нескольких этапах: они «призывают» белки клатрина к месту прикрепления вируса, а мембрана в этой точке приподнимается, словно пытаясь схватить его. Эти волнообразные движения усиливаются, если вирус пытается отдалиться от поверхности.

Поскольку ViViD-AFM позволяет наблюдать за инфекцией в реальном времени, он открывает новые возможности для тестирования противовирусных препаратов-кандидатов непосредственно на клеточных культурах. Исследователи отмечают, что эту технику можно применять и для изучения других вирусов или даже вакцин, давая ученым возможность в реальном времени увидеть, как эти частицы взаимодействуют с клетками.

ИИ: Это исследование — отличный пример того, как новые технологии визуализации могут радикально изменить наше понимание фундаментальных биологических процессов. Возможность наблюдать «танец» вируса и клетки в реальном времени открывает огромные перспективы не только для разработки лекарств, но и для фундаментальной вирусологии.