دانشمندان برای اولین بار حمله ویروس به سلول را شبیه سازی کردند
دانشمندان بر این باور هستند که شبیه‌سازی حمله‌ی ویروس به داخل سلول می‌تواند به درمان بیماری‌های ویروسی کمک موثری بکند و به روش‌هایی منجر شود که کارآمدتر از راهکارهای فعلی عمل می‌کنند.
این آزمایش به این منظور طراحی شد تا مشخص شود که چگونه پوسته‌ی پروتئینی ویروس - که به نام "کپسید" (Capsid) شناخته شده است- تغییر شکل پیدا کرده و مواد ژنی را به داخل سلول سالم تزریق می‌کند. این در حالی است که در آزمایشات قبلی تغییرات یاد شده به طور کامل قابل مشاهده نبودند.
در حالی که عفونت‌های ویروسی در گذشته نیز شبیه‌سازی شده است، محققان کالج پزشکی پن (Penn) سعی در افزایش دقت این فرآیند داشتند. شبیه‌سازی‌های قبلی مربوط به عفونت ویروسی، نشان دادند که کپسید طی جهشی کاملا تغییر می‌کند اما پژوهشگران دانشگاه پن در خصوص اینکه تغییر یاد شده، نتیجه‌ی پروسه‌های مدل‌سازی بوده باشد، دچار تردید بودند، پروسه‌هایی که از حرارت بسیار زیاد استفاده می‌کنند یا ویروس را در معرض پروتئین‌ها قرار می‌دهند.
از این رو، اعضای تیم فرض کردند که به جای کل ویروس، تنها بخشی از آن در تعامل با گیرنده‌های سلول تغییر شکل می‌دهد. بنابراین آنها با همکاری محققان دیگری از دانشگاه پیتزبورگ سطح مصنوعی سلول را با استفاده از غشاهایی به نام نانودیسک ساختند.
در داخل سطح مصنوعی سلول، مولکول‌های پروتئین گیرنده‌های سلولی انسانی قرار گرفتند تا به سیگنال‌های خارجی، اجازه‌ی ورود به سلول داده شود. امری که پیش از این انجام نشده بود.
به کمک یک تکنیک تصویربرداری به نام "میکروسکوپی کرایو-الکترونی"، پرتوهای الکترونی می‌توانند ساختار پروتئین‌ها را با دقیق‌ترین جزئیات شناسایی کنند و به این ترتیب امکان نظارت بر واکنش بین پروتئین‌های ویروس و گیرنده‌های مصنوعی غشایی فراهم می‌شود.
اخیرا، محققان توانستند تا با کمک یک میکروسکوپ کرایو-الکترون پیشرفته‌تر، تصاویر با وضوح اتمی را با سرعت بی‌سابقه‌ای ثبت کنند و سپس هزاران عکس دو بعدی ثبت شده از زوایای مختلف، به صورت یک مدل سه بعدی گردآوری شدند.
این مدل نشان می‌دهد که فرضیه‌ی پژوهشگران درست بوده است و ویروس تنها در نقاطی تغییر شکل می‌دهد که به گیرنده‌های سلولی متصل شده است.
سوزان هافنستین (Susan Hafenstein) یکی از اعضای تیم می‌گوید:
ما توانستیم که اولین اتصال کپسید ویروس با سلول میزبان را به طور دقیق ثبت کنیم. تمام مطالعات پیشین، حاکی از آن بودند که تمام ساختار کپسید دچار تغییر شده است. نتایج کار ما نشان می‌دهد که تنها منافذ نقطه‌ی تعامل ویروس با سلول میزبان، باز می‌شود و مواد ژنتیکی از این طریق وارد سلول می‌شوند.
ویروس انتخابی برای این آزمایش "B3 کوکساکی ویروس" (CVB3) نام داشت. چرا که این نوع ویروس در حین تکثیر تغییر می‌کند و همین امر روش‌های درمانی آن را با مشکل روبرو می‌کند.
محققان امیدوار هستند که با درک چگونگی ورود ویروس‌ها به داخل سلول، روند فعالیت آنها را به شکل موثرتری متوقف کنند. به طور بالقوه، داروهای جدید می‌توانند با ایجاد نوعی جهش در ویروس‌ها، از دسترسی آنها به سلول‌های سالم جلوگیری کنند.
البته هنوز هم نقاط ابهامی وجود دارند. در این میان، هافنستین و همکارانش قصد دارند تا در گام بعدی نانودیسک‌های بزرگتری را در آزمایشات استفاده کنند.
هافنستین در این خصوص می‌گوید:
نانودیسک‌ها به حدی کوچک بودند که ما نتوانستیم بهترین تصویر ممکن را از نحوه‌ی برهم کنش بین ویروس و سلول را ثبت کنیم و این مورد باید در آزمایش‌های بعدی بهبود پیدا کند.
باید امیدوار بود که در تست‌های جدید آنچه که به زعم هافنستین مهم‌ترین گام به شمار می‌آید، آشکار شود: شناسایی آنچه که باعث آزادسازی RNA در داخل سلول می‌شود.
در پایان لازم به ذکر است که این پژوهش در ژورنال Science Advances منتشر شده است.
نظرات