揭開微小生物秘密生活的挑戰之一——就像活細胞內部的病毒——是如何在不打亂他們的結構和運動的情況下接近它們。
現在,通過使用高端成像,美國的一個研究小組發現了一種活細胞,并且能夠研究RSV病毒以及該病毒在活細胞中的活動的方法,這種方法可能會成為揭秘許多重要的呼吸道合胞病毒(RSV )的活性的一般方法標記。
有了這個新的方法,菲利普·桑坦戈羅——來自佐治亞州理工學院和埃默里大學生物醫學工程學院的華萊士閣下·科爾特系的副教授——和他的同事說,科學家可以研究RSV病毒粒子如何進入細胞,該病毒是如何復制的,它植入了多少基因組進入它的宿主,或者去研究為什么一些類型的肺細胞能夠避免感染。
在《ACS納米》雜志最新的一期中,他們寫他們如何使用新的成像技術——這一技術匯集了多重標記的四價的RNA成像探針( MTRIPS )和直接隨機光學重建顯微鏡( dSTORM)——來探討呼吸道合胞病毒在活細胞中的活動。
桑坦戈羅教授說:
“我們要開發一種工具,這一工具能夠使我們獲得病毒是怎樣運作的原理,我們真正需要的是在不影響該病毒感染宿主的情況下,了解單個活細胞的感染,并且這種技術應該使我們能夠做到這一點。”
使用這種方法,科學家可以提供重要的信息,開發新的抗病毒藥物和疫苗,應對嚴重的RSV感染。
感染RSV的后果可能是嚴重的
RSV病毒感染會引起肺部及呼吸道的感染。該病毒是如此普遍,大多數兒童在2歲的時候就會感染。
至于對成人和年紀稍大點的健康兒童來說,呼吸道合胞病毒會引起輕微的癥狀,而不像普通感冒,自我保健通常是足夠減輕RSV病毒感染的。
但RSV感染對已經生病了的早產嬰幼兒就會非常嚴重了,對免疫系統較弱的成年人或患有心臟和肺部疾病的老年人來說感染這一病毒也是嚴重的。在這種情況下,它可能衍生成肺炎和支氣管炎,需要住院治療,并造成慢性癥狀。
RSV是一種狡猾的病毒,還有待研究
呼吸道合胞病毒給一些科學家帶來了巨大的挑戰。一方面,它有很多形式,從10微米的細絲到普通的球狀。它可以把一個以上的基因組植入宿主細胞,其結構和取向是無序的,因此很難進行表征。
該技術團隊使用的研究方法MTRIPS能夠迅速附著于細胞內的RNA。該方法使用多個熒光的化學物質來顯示RNA病毒的存在。這讓團隊能夠看到病毒會游弋于宿主細胞的什么位置,并觀察感染顆粒是如何離開細胞去擴散感染的。
桑坦戈羅教授補充說:
“使用這種方法,我們能夠看到基因組以及來自于基因組的RSV病毒,這確實給我們研究基因組循環方式帶來了突破。”
“這給我們提供了更多病毒在做什么的信息。如果我們能夠將這種病毒植入、合成和繁殖可視化,那我們就能夠了解到我們今后應該如何對抗病毒。”
解鎖其他RNA病毒的秘密
雖然呼吸道合胞病毒將是他們的第一個目標,該團隊認為他們的成像技術可用于探測其它RNA病毒,如流感和埃博拉病毒。
他們也希望這項技術將有助于解決另一個謎團:為什么某些肺癌細胞會嚴重感染呼吸道合胞病毒,而該病毒對另一些癌細胞的影響似乎相對較小。
桑坦戈羅教授說,如果你看一堆細胞,你可以看到細胞和細胞之間存在很大的差異。他們對此非常費解:
“如果我們能弄清楚為什么有些細胞會感染病毒,而另一些不會,也許我們可以想出一個辦法來幫助人們解決那些會感染病毒的細胞的問題。”
來自美國國立衛生研究院國家普通醫學科學研究所基金資助了這項研究。
在最近《美國國家科學院的論文集》上發表的一項研究表明,另一個美國研究人員的研究小組發現,家里的狗可以防止感染,包括呼吸道合胞病毒。