Вирус в роли кинозвезды, или Открытие немецких ученых

Как на ладони видно теперь, как вирус приближается к клетке, проникает внутрь, добирается до ядра , внедряется в него, раскрывает там свою белковую оболочку и освобождает нуклеиновую кислоту – ДНК или РНК, – которая является носителем его наследственной информации. По сути дела, клетка представляет собой химическую фабрику, которая производит продукцию в соответствие с инструкциями, заложенными в её генетическом коде. Внедрившись в клетку, вирус переподчиняет ее себе, так что она начинает действовать согласно его коду.

Два открытия мюнхенских ученых

Наблюдение за всеми этими процессами стало возможным благодаря двум новаторским разработкам. Во-первых, мюнхенским ученым впервые удалось осуществить точнейшую маркировку вируса: его делает видимым одна-единственная молекула флюоресцентного красителя. Такая исключительная точность совершенно необходима, чтобы не нарушить взаимодействие между вирусом и клеткой. Их поведение остаётся совершенно нормальным. Это позволяет учёным вести наблюдения и видеосъемку как бы в естественных физиологических условиях.

Вторая инновация – это сконструированный мюнхенскими исследователями специальный высокочувствительный электронный микроскоп. Луч встроенного лазера вызывает флюоресценцию красителя, вирус начинает светиться и благодаря этому становится видимым. Его след регистрируется цифровой видеокамерой с высоким пространственным и временным разрешением. Иными словами это дает возможность непосредственно на экране монитора наблюдать за любыми, даже самыми незначительными перемещениями вируса в режиме реального времени.

Как клетка борется с вирусом

До сих пор, чтобы проследить за взаимодействием вирусов и клеток, ученые были вынуждены действовать более грубо: метить вирусы очень большими порциями красителя, а заодно создавать неестественно высокую концентрацию вирусов. Это не только изрядно затрудняло наблюдение, поскольку все вирусы сливались как бы в одно светящееся облако, но и приводило исследователей к весьма искаженному представлению о протекающих в природе процессах.

Кристоф Бройхле и его коллеги уже засняли более тысячи взаимодействий вируса и клетки. На этих видеоклипах отчётливо видно, как вирус стучится в клетку и как она его впускает. Впрочем, бывает, что и не впускает. В таких случаях вирус отскакивает, словно теннисный мяч, и предпринимает вторую, третью, четвертую или даже пятую попытку. Довольно часто ему так и не удаётся найти подходящий рецептор и инфицирование клетки не происходит.

Поведение вируса внутри клетки

Скорость, с которой происходит проникновение вируса внутрь клетки, особенно поразила исследователей. Часто преодоление оболочки клетки занимает лишь доли секунды, а между первым соприкосновением вируса с клеткой и его проникновением внутрь ядра проходит в среднем всего пятнадцать минут. Прежде вирусологи полагали, что первый процесс занимает, по крайней мере, минуты, а второй – часы. Не менее интересную информацию учёные почерпнули также из наблюдений за тем, как ведёт себя вирус внутри клетки, какими способами он преодолевает расстояние до ядра. Порой он закутывается в небольшой фрагмент клеточной оболочки и в виде так называемых эндосом медленно плывет по цитоплазме к ядру. Однако нередко вирус использует в качестве транспортного средства специальные внутриклеточные белки, которые, словно скоростная канатная дорога, прямиком доставляют его к месту назначения.

Теория поможет практике

Разработки мюнхенских ученых позволяют гораздо детальнее понять механизмы распространения вирусной инфекции на клеточном уровне. Правда, пока все это – сугубо фундаментальные исследования, однако они открывают немало новых возможностей в совершенствовании противовирусной терапии и при борьбе с генетическими заболеваниями.

Весьма значительный интерес к разработке мюнхенских учёных проявляют фармакологические концерны, поскольку она позволит им уже на ранних стадиях исследования испытывать на живых человеческих клетках биологически активные вещества, предназначенные для создания новых противовирусных лекарственных препаратов. Согласно предварительным расчётам, это позволит на три четверти сократить расходы на разработку новых медикаментов.