Иновация позволява на псевдовируси да откриват патогени и извършва 3D картографиране на вирусна инфекция

Екип от Центъра за интегративно и транслационно биоизобразяване „Рудолф Вирхов“ към Университета „Юлиус Максимилиан“, Вюрцбург, Германия, създават иновативен метод за прецизно откриване на вируси и 3D картографиране на вирусна инфекция. От Вюрцбургския университет са категорични, че става дума за истински пробив изследването на вируси.

Псевдовирусите като безценен инструмент за изследване на патогени

Макар и безвредни, псевдовирусите са проектирани по такъв начин, че трудно могат да бъдат разграничени от опасните си роднини. И точно това ги прави безценен инструмент при изследването на патогенните вируси, защото могат да бъдат използвани за прецизен анализ на пътищата, по които опасните варианти на вируса проникват в човешките и в животинските клетки и ги заразяват.

Сериозно препятствие до момента е видимостта на псевдовирусите под микроскоп.

Обичайните методи на маркиране влияят върху дейността на вирусите-измамници като по този начин изкривяват изображението. Например, към тях много трудно могат да се прикрепят светещи молекули, без да се наруши способността на вируса да заразява клетките. Така учените се затрудняват при наблюдението на това как точно вирусите навлизат в клетките и каква роля играят специфичните протеини в този процес.

Точно тук се намесват немските учени, които откриват, че този проблем може да бъде решен с помощта на методите на клик химията (прости реакции, чрез които се свързват две молекулярни единици).

Подходът прави възможно свързването на сложни молекули по лесен начин с помощта на катализатори на медна основа и къси органични молекули.

Екипът, чиито ръководители са проф. Маркус Зауер и д-р Герти Белиу, дава решение на проблема. Учените комбинират разширяването на генетичния код и клик химията и по този начин създават уникална идентификационна характеристика за псевдовируси, която оставя активността им незасегната.

>>>Изкуствено създадени пептиди (пептоиди) убиват вируси като разрушават мембраната им

Новите псевдовируси са силно флуоресцентни, но въпреки това, когато се свързват и проникват в клетките, те имат същите свойства като роднините си патогени. Съществува обаче и разлика и тя се състои в това, че когато попаднат в клетките, те не причиняват никакви заболявания и правят възможна работата в лаборатория при намалено ниво на биологичен риск.

„Този метод ни отваря напълно нови хоризонти в изследването на вируси. Това е скок напред в способността ни да наблюдаваме сложната динамика на вирусните инфекции в живите организми с помощта на микроскопски методи с висока разделителна способност“, споделя проф. Маркус Зауер.

Сериозно предимство на метода е неговата висока ефективност на откриване. По време на него ставата видими по-фините детайли и процесът на инфекцията.

Затова и д-р Герти Белиу е категоричен, че: „Псевдовирусите с възможност за кликване имат потенциала да извършат истинска революция в изследванията, посветени на взаимодействията между вирусите и клетките. Сякаш използвахме микроскопите, за да се потопим в свят, невидим досега.“

Подходът позволява да бъдат създавани възможно най-реална псевдовируси. Например, екипът вмъква етикети под формата на къси органични молекули в ключови протеини на рабдовируса, който причинява везикулозен стоматит.

Вирусите от семейството, към което той принадлежи, биват използвани за създаването на псевдовируси, а учените ги използват, за да сглобят няколко създадени от човека аналози на SARS-CoV-2. Добавянето на светещи етикети не нарушава способността им да проникнат в клетките, показват наблюденията на изследователите върху взаимодействията на псевдовирусите с клетки и антитела. Това от своя страна дава възможност на екипа да наблюдава отблизо взаимодействията на аналозите на SARS-CoV-2 с клетъчните рецептори и как антителата ги неутрализират.

>>>В Австралия отчитат увеличаване на случаите на метапневмовирус

„Псевдотипирането на вируса на везикуларния стоматит е основен метод за изследване взаимодействията между вирус и клетка. В нашето проучване въвеждаме иновативен подход, който съчетава разширяване на генетичния код и клик химия с псевдотипизиран везикуларен стоматит, за да създадем силно флуоресцентни и инфекциозни псевдовируси. Те позволяват стабилни и прецизни изследвания на взаимодействие между вирус и клетка, без да бъде компрометирана биологичната функция на вирусните повърхностни протеини“, пишат авторите на изследването в статия, публикувана в списанието ACS Nano.

Перспективи и приложение

Създадената от екипа технология за визуализация притежава сериозен потенциал да промени трайно изследването на вируси.

>>>Лечение на вирусни инфекции

От своя страна това може да доведе до много по-задълбочено разбиране на механизмите на инфекциите и да повлияе върху разработването на иновативни ваксини и терапевтични подходи. Както подчертават авторите употребата й варира от фундаментални изследвания до клинична медицина.

За клик химията

Клик химията или химия с едно щракване е процес, при който елементите на молекулите са свързват бързо и ефективно. Тя прави възможно опростяването на сложните процеси в химията. През 2022 г. Каролин Бертоци, Бари Шарплес и Мортен Мелдал получават Нобеловата награда за химия за разработването на клик химията.

Бари Шарплес и Мортен Мелдал са отличени от Нобеловия комитет затова, че въвеждат химията в епохата на функционализма, а Каролин Бертоци, тъй като я използва за картографиране на клетки.