Видео частицы размером с вирус при попытке проникнуть в клетку

Исследователи из Принстонского университета впервые получили детальное видео попытки вирусоподобной частицы проникнуть в клетку и инфицировать её. Разработанная методика может помочь в изучении доставки лекарств наночастицами (сопоставимыми по размеру с вирусами) и в предотвращении вирусных инфекций.

Видео показывает, как частица быстро и хаотично движется, пока не встречает клетку, затем отскакивает и скользит по её поверхности, после чего либо снова отлетает, либо — за время меньшее, чем мгновение ока — проскальзывает внутрь клетки. Работа опубликована в Nature Nanotechnology.

Основная сложность съёмки заключалась в том, что вирусы и наночастицы малы и быстры, а клетки относительно велики и неподвижны. Учёные решили проблему, используя две камеры: одна отслеживала частицу, а другая снимала клетку и окружающую среду. Совмещение изображений дало беспрецедентную детализацию движения наноразмерных объектов в трёх измерениях на живых клетках, в отличие от двумерной электронной микроскопии мёртвых клеток.

Следуя за движением частицы по поверхности клетки, исследователи смогли с точностью около 10 нанометров картировать неровности клеточной мембраны, создаваемые белковыми выступами. Измерение изменений скорости частицы также позволило определить вязкость внеклеточной среды у поверхности клетки.

Эта технология полезна как для доставки лекарств наночастицами и разработки противовирусной терапии, так и для фундаментальных исследований взаимодействия вирусных частиц или лекарств с клеточными рецепторами. Понимание процесса до проникновения вируса в клетку может привести к новым стратегиям предотвращения инфекции.

Для эксперимента была создана вирусоподобная частица шириной около 100 нанометров: полистирольный шарик покрыли квантовыми точками (для свечения и отслеживания) и пептидами Tat от вируса HIV-1 (для нацеливания на клетку). Частицы добавляли к фибробластам (клеткам кожи) в чашке Петри, а трёхмерное изображение клетки получали методом лазерной сканирующей микроскопии.