Fluorescencyjna metoda obrazowania wirusów pozwala na wykrycie zakażenia wirusem żółtej gorączki oraz wirusem Zika
Do zakażenia flawiwirusem dochodzi w momencie, gdy cząsteczka wirusa dostaje się do pęcherzyków komórkowych zwanych endosomami. Po fuzji błony wirusowej do cytoplazmy komórki zostaje uwolniony genom wirusa, po czym rozpoczyna się jego replikacja. Od tego momentu możliwe jest wykrycie zakażenia, a organizm inicjuje odpowiedź komórkową na obecność wirusa. Jednakże dokładna dynamika in vivo oraz interakcje zachodzące z organizmem gospodarza pozostają niejasne i wymagają użycia ilościowych metod obrazowania o wysokiej rozdzielczości.
Mikroskopia super-rozdzielcza pozwala zaobserwować dostanie się wirusa do komórki
W ramach projektu FLAVIC DYNAMICS, przy wsparciu programu „Maria Skłodowska-Curie”, opracowano metodę znakowania składników wirusa w celu śledzenia zakażenia komórek flawiwirusami, do których należą wirusy Zachodniego Nilu, dengi, Zika i żółtej gorączki. „Przy użyciu wirusa żółtej gorączki jako modelu naszym celem było rozłożenie procesu zakażenia na części pierwsze i określenie roli różnych składników komórki i wirusa”, wyjaśnia koordynatorka projektu Giovanna Barba Spaeth. Członek badań podoktoranckich, Joao Freire, wykorzystał połączenie barwników fluorescencyjnych do oznakowania powierzchni wirusa – lipofilowych barwników fluorescencyjnych do oznakowania jego błony oraz barwników RNA do oznakowania jego genomu. We współpracy z Christophem Zimmerem udało mu się zobrazować flawiwirusy za pomocą super-rozdzielczych technik, takich jak mikroskopia lokalizacji fotoaktywowalnej, która może osiągać rozdzielczość do 20 nm. Naukowcy śledzili pojedyncze cząsteczki wirusa w celu monitorowania kinetyki procesu przenikania do komórek gospodarza. Porównanie tej kinetyki pomiędzy wirusem żółtej gorączki typu dzikiego a atenuowanym szczepem szczepionkowym 17D wskazuje, że mutacja w głównym białku E otoczki wirusa powoduje u tych dwóch wirusów fuzję w różnych przedziałach endocytarnych. Oznacza to, że ich obecność jest wykrywana przez komórkę w inny sposób, co ma potencjalne konsekwencje w dalszej stymulacji odpowiedzi immunologicznych. W odniesieniu do drogi zakażenia wirusem Zika naukowcy, we współpracy z Chiarą Zurzolo, zidentyfikowali alternatywną drogę rozprzestrzeniania się wirusa między komórkami poprzez nanokanaliki – odchodzące od komórek tuneliki łączące je z sąsiednimi komórkami.
Znaczenie kliniczne projektu FLAVIC DYNAMICS
Wyniki projektu FLAVIC DYNAMICS dają nowy wgląd w mechanizmy cząsteczkowe prowadzące do immunogenności szczepionki przeciw żółtej gorączce. Wyniki te mogą stanowić wspólną platformę do atenuacji innych chorobotwórczych flawiwirusów, przeciw którym nie ma dostępnej szczepionki. Wirus Zika przyciągnął uwagę mediów w 2016 roku ze względu na swoje powiązania z mikrocefalią u noworodków. Dokładny mechanizm, za pomocą którego wirus jest przenoszony pionowo z matki na płód, jest niejasny. Odkrycie, że wirus może być przenoszony poprzez kontakt międzykomórkowy pomiędzy różnymi typami komórek i tkanek, stanowi duży przełom w temacie. Dostarcza ono wskazówek na temat tropizmu i chorobotwórczości wirusa i może zwiększyć jego zakaźność względem komórek niepermisywnych. „Sugeruje również, że ta droga przenoszenia może chronić wirusa przed działaniem krążących w organizmie przeciwciał neutralizujących”, podkreśla Barba-Spaeth. Ma to poważne konsekwencje w kontekście leczenia przeciwwirusowego, ponieważ należy ponownie rozważyć strategie mające na celu blokowanie krążącego wirusa. Plany na przyszłość obejmują badania nad uwarunkowaniami strukturalnymi, które są przyczyną różnic w kinetyce zakażeń wirusami żółtej gorączki typu dzikiego i szczepionkowego. Oczekuje się, że to podejście przyczyni się do opracowania projektu szczepionki przeciw flawiwirusom i rozpoczęcia badań nad strategiami ich usuwania. Na powyższym zdjęciu przedstawiono ludzkie komórki (czerwone i niebieskie) zakażone wirusem Zika (zielony).
Słowa kluczowe
FLAVIC DYNAMICS, wirus Zika, wirus żółtej gorączki, flawiwirus, endosom, mikroskopia lokalizacji fotoaktywowalnej