הנגיפים הם קטנים. ממש קטן. חלקם דקים פי אלף מקוטרו של שיער אדם. לאחר שתקפו והתקשרו לתא, הם נוטים לנוע לאט, מה שמאפשר לראות אותם תחת מיקרוסקופ אלקטרונים. אבל לפני כן, כשכולם לבד, הם פשוט נתחים קטנים של חומר גנטי במעיל חלבון, המתפתלים בתבניות בלתי צפויות, מה שהופך אותם כמעט בלתי אפשריים למעקב. זו מזמן בעיה עבור וירולוגים, שרוצים לעקוב אחר וירוסים כדי להבין טוב יותר את התנהגותם.
תוכן קשור
- הרפש של הצפרדע הזו הורגת נגיפי שפעת
- מנסה לא לחלות? המדע אומר שאתה כנראה עושה את זה לא נכון
כעת, חוקרים מאוניברסיטת דיוק פיתחו דרך לעשות בדיוק את זה - צפו בוירוסים לא צמודים נעים בזמן אמת. "מצלמת הנגיף" הזו עשויה לתת תובנה כיצד נגיפים פורצים לתאים, ועלולה להביא לדרכים חדשות למניעת זיהומים.
"מה שאנחנו מנסים לעשות הוא להבין כיצד וירוסים מתנהגים לפני שהם מתקשרים עם תאים או רקמות, כך שנוכל למצוא דרכים חדשות להפריע לתהליך הזיהום, " אומר קווין וולשר, הכימאי שמוביל את המחקר. הממצאים פורסמו לאחרונה בכתב העת Optics Letters .
סרטון וידאו של מצלמת הנגיף מייצג את דרכו של נגיף העדשה, חלק מקבוצת הנגיפים הגורמים למחלות קטלניות אצל בני אדם, כשהוא עובר דרך תמיסת מי מלח, ונוסע באזור בקושי רחב יותר משיער אנושי. שינויי הצבע בסרטון מייצגים את חלוף הזמן - כחול בהתחלה, נע לאדום בסוף.
תמונה זו מציגה את הנתיב התלת מימדי של נגיף לנטיווי אינדיבידואלי שעובר דרך תמיסת מי מלח. הצבעים מייצגים זמן (כחול הוא המוקדם ביותר, אדום זה האחרון). (אוניברסיטת דיוק) התנהגותם של וירוסים לא קשורים היא "סוג של שטח שלא נחקר", אומר וולשר. הוא משווה את הניסיון לצפות בנגיף שלא צמוד אליו בפעולה למעקב אחר מרדף מכוניות במהירות עם לוויין.
"הנגיף שלך הוא מכונית קטנה ואתה מצלם תמונות לוויין ומרענן אותן הכי מהר שאתה יכול", הוא אומר. "אבל אתה לא יודע מה קורה בין לבין, מכיוון שאתה מוגבל על ידי קצב הרענון שלך."
מצלמת הנגיף דומה יותר למסוק, הוא אומר. זה יכול למעשה להיכנס למצב הנגיף ולצפות בו ברציפות. המצלמה נבנתה על ידי חוקר הדוכס הפוסט-דוקטורט שנגואו הו, אשר תיקן מיקרוסקופ כדי להשתמש בלייזר כדי לעקוב אחר הנגיף כך שניתן יהיה להחזיק אותו בתצפית על ידי פלטפורמת המיקרוסקופ, שנועדה להגיב במהירות רבה לפידבק האופטי מהלייזר.
מצלמת הנגיף מרגשת מכיוון שהיא יכולה לנעול את מיקום הנגיף, אומר וולשר, אבל כרגע זה כל מה שהיא עושה. בהמשך לאנלוגיה של מרדף המכוניות, הוא משווה את מצלמת הנגיף למסוק שעוקב אחר מכונית אך אינו יכול לראות אף אחד מסביבתה - הכביש, הבניינים, מכוניות אחרות. השלב הבא שלהם הוא מעבר למעקב פשוט אחר מיקום הנגיף לנסות להבין את סביבתו. וולשר וצוותו רוצים לשלב את מצלמת הנגיף עם הדמיה תלת ממדית של משטחי תאים, כדי לראות כיצד נגיפים מתקשרים עם תאים לפני שהם מנסים לחדור אליהם.
זו לא הפעם הראשונה שחוקרים תפסו חלקיקים בודדים הנעים בזמן אמת. לפני שלוש שנים, בזמן שבפרינסטון, וולשר עצמו פיתח שיטה למעקב אחר חרוז ניאון דמוי נגיף העשוי מחלקיקים חלקיקים מפלסטיק העוברים לקרום התא.
וירוסים קשים יותר למעקב מהחרוזים מכיוון שבניגוד לחרוז, וירוסים אינם מפטירים אור בפני עצמם. תיוג ווירוסים עם חלקיקי פלורסנט מקל על הנגיף לראות, אך חלקיקים אלה גדולים בהרבה מהנגיפים עצמם, סביר להניח שהם מפריעים לאופן בו הנגיפים נעים ומדביקים תאים, על פי וולשר. המיקרוסקופ החדש, בגלל המשוב האופטי שמספק הלייזר, יכול לזהות את האור הקלוש מאוד שמוענק על ידי חלבונים פלורסנט זעירים, שהם קטנים בהרבה מהנגיף. אז וולשר וצוותו הכניסו חלבון פלואורסצנטי צהוב לגנום של הנגיף כדי לאפשר מעקב אחריו מבלי לשנות את אופן תנועתו.
מדענים גילו דרכים אחרות לעקוב אחר דברים קטנים מאוד. צוות אחד השתמש באלגוריתמים כדי לעקוב אחר וירוסים, והכשיר את המיקרוסקופים שלהם במקום בו האלגוריתמים חזו שהווירוסים יהיו. בשנים האחרונות פיתחו חוקרים בריטים מיקרוסקופ אופטי רגיש להפליא שיכול לראות מבנים קטנים עד 50 ננומטר לרוחב, קטנים כמו נגיפים רבים. זה מאפשר להם לראות וירוסים שעושים את עבודתם בתוך תאים חיים, ואילו ניתן להשתמש במיקרוסקופים אלקטרוניים רק לתאים מתים ומוכנים במיוחד.
ברגע שהכימאים יבינו יותר כיצד האוויר וירוסים מתקשרים עם תאים, וירולוגים וביולוגים מולקולריים יכלו להיות מעורבים בכדי לראות כיצד ניתן לטפל בהתנהגותם, אולי לעצור אותם לפני שהם מדביקים תא בריא.
"התרחיש האידיאלי הוא שנחשוף כמה תובנות שניתן לפעול", אומר וולשר.
