Безопасное изучение опасных инфекций стало намного проще
Исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли и Гейдельбергского университета значительно ускорили визуализацию инфицированных клеток с помощью мягкой рентгеновской томографии (SXT). Этот микроскопический метод позволяет получать детальные трёхмерные сканы.
Новый подход собирает данные за считанные минуты, в то время как другие методы требуют недель подготовки и анализа. Это позволяет быстро изучать реакцию клеточных механизмов на SARS-CoV-2 или другие патогены, а также на действие лекарств.
"До нашей техники визуализации, чтобы узнать, что происходит внутри клетки при инфекции, требовалось фиксировать, нарезать и окрашивать клетки для анализа с помощью электронной микроскопии. Это занимало недели. Мы можем сделать это за день", — заявила соавтор проекта Кэролайн Ларабелл.
Метод "замороженных кадров" клетки
В рамках исследования, опубликованного в Cell Reports Methods, команда провела SXT на образцах клеток лёгких человека, подготовленных коллегами из Германии. Немецкая группа, под руководством вирусолога Ральфа Бартеншлагера и физика Венеры Вайнхардт, инфицировала клетки SARS-CoV-2 и химически фиксировала их альдегидными соединениями через 6 и 24 часа после заражения.
Фиксация убивает клетки, сохраняя их в последнем живом состоянии, и инактивирует вирусные частицы. Полученные 3D-изображения сохранили высокую детализацию, характерную для SXT. Это позволяет безопасно визуализировать инфицированные клетки без рисков работы с живым патогеном и без необходимости в лабораториях высокого уровня биобезопасности (BSL-3).
"Это открывает двери для множества экспериментов с патогенами, которые мы раньше не могли визуализировать", — пояснила Ларабелл.
Учёные Цзянь-Хуа Чен и Валентина Локонте провели томографию и анализ изображений. Метод SXT без использования красителей или меток с высоким разрешением зафиксировал изменения в различных органеллах клеток лёгких после заражения.
"Одна деталь, которая поразила меня, — это наличие крупной мембранной структуры, вероятно, с помощью которой клетка пытается утилизировать или удалить весь вирусный репродуктивный аппарат", — сказала Локонте. Эта структура наблюдалась почти во всех инфицированных клетках.
Перспективы метода
Авторы уверены, что их работа поможет мировому научному сообществу изучать COVID-19 и другие заболевания. Бартеншлагер и его команда уже используют SXT для изучения реакции клеток на экспериментальные препараты против COVID-19, надеясь ускорить процесс разработки лекарств.
"Как микроскописты, мы часто говорим: "увидеть — значит поверить". Однако нам ещё многое предстоит изучить, чтобы лучше понять сложность взаимодействий вируса и хозяина", — сказал Чен. "SXT даёт сообществу отличный шанс наблюдать и исследовать, что происходит после заражения человеческих клеток вирусами".