Ученые Северо-Западной медицины разработали новый метод отслеживания ВИЧ-инфекции, позволяющий связать поведение отдельных вирионов – инфекционных частиц с инфекционностью.
Полученные данные могут помочь в разработке новых методов лечения и профилактики ВИЧ, обеспечивая более глубокое понимание механизмов жизненного цикла ВИЧ.
Статья была опубликована 7 августа в Трудах Национальной академии наук.
Визуализировать движение и прогрессирование отдельных вирионов в клетках стало обычным делом, но актуальность этих наблюдений ранее была неясной, поскольку многие вирионы дефектны или не развиваются, чтобы создавать новые копии самих себя.
"Такой подход – и возможность сказать, что «этот вирион заразил эту клетку» – поможет внести ясность в эту область," сказал главный исследователь Томас Хоуп, профессор клеточной и молекулярной биологии Медицинской школы им. Файнберга Северо-Западного университета. "Это позволяет нам понять, что на самом деле нужно сделать вирусу, чтобы заразить клетку. Это дает нам новые подробности, например, где в ячейке это происходит и время определенных событий. Чем больше мы знаем о вирусе, тем больше у нас шансов остановить его."
В ходе инфекции ВИЧ сливается с целевой иммунной клеткой и доставляет свой капсид – конус, содержащий генетический материал вируса – в цитоплазму клетки. Оттуда капсид разбирается с помощью процесса, называемого "непокрытие," что имеет решающее значение для синтеза вирусной ДНК из его РНК-генома и нарушения функций клетки.
Но конкретные детали снятия покрытия были спорными, с двумя группами мысли. Считалось, что отслаивание происходит поздно в порах, позволяя факторам проникать в ядро. Второй лагерь показал данные, предполагающие, что снятие оболочки происходит рано и в цитоплазме.
Отчасти неопределенность сохранялась из-за того, что предыдущие методы исследования ВИЧ не могли отличить вирусные частицы, которые действительно приводили к инфицированию клетки, и те, которые не имеют отношения к делу.
В текущем исследовании группа ученых использовала новую систему флуоресцентной визуализации живых клеток, которая впервые позволила им идентифицировать отдельные частицы, связанные с инфекцией.
В этом случае они использовали подход для наблюдения за тем, как капсид ВИЧ распадается в клетке на уровне отдельных частиц. Они продемонстрировали, что непокрытие, ведущее к инфекции, происходит на ранней стадии цитоплазмы, примерно через 30 минут после слияния клеток.
Это открытие – лишь один из примеров новых открытий о ВИЧ, которые теперь могут быть возможны с помощью системы визуализации.
"Возможность связать инфекционность отдельных частиц и то, как они ведут себя в клетке, с инфекцией – это то, что нас действительно волнует – будет иметь большое влияние на поле," Надежда сказала. "Теперь систему можно использовать для разрешения других противоречий в биологии ВИЧ и для определения того, какие потенциальные цели для разработки лекарств являются наиболее актуальными."
Исследование имеет значение и для более широкой области вирусологических исследований.
"Теоретически вы можете применить этот метод к изучению любого вируса с флуоресцентной меткой," объяснил первый автор Жоао Мамеде, научный сотрудник лаборатории Хоупа.
В будущих проектах исследовательская группа Хоуп планирует и дальше использовать этот метод для изучения инфекции на более поздних этапах жизненного цикла ВИЧ.
"Мы хотим понять все детали, от момента слияния вируса до момента, когда он интегрируется и начинает производить новые вирусы, до последней фазы," объяснила Хоуп, также профессор акушерства и гинекологии и инженерной школы Маккормика. "Нам нужно понять, что происходит, чтобы найти ахиллесовую пяту вируса и использовать ее в качестве мишени для лекарств."