Ученые впервые в прямом эфире наблюдали за тем, как вирус гриппа заражает клетки человека

Впервые исследователям удалось проследить, как вирус гриппа заражает клетки дыхательных путей человека прямо в процессе инфекции. Для этого они разработали новую технологию, позволяющую "подсветить" генетический материал вируса и сделать его видимым под микроскопом. Наблюдая за всеми этапами жизненного цикла вируса, специалисты обнаружили, что лишь небольшая часть заражений проходит успешно. В большинстве случаев процесс прерывается из-за ошибок при считывании вирусной генетической информации.

Эта методика может помочь ответить на давно существующие вопросы о том, как именно развивается инфекция, а также поспособствовать созданию более эффективных противовирусных препаратов и лучшей подготовке к будущим эпидемиям. Работа исследовательской группы опубликована в журнале Cell Systems.

Национальный институт общественного здравоохранения и окружающей среды Нидерландов (RIVM) сообщил о начале очередной эпидемии гриппа. В северном полушарии, в том числе в Нидерландах, сезонный подъем заболеваемости обычно приходится на период с декабря по апрель. Чаще всего такие вспышки вызываются вирусом гриппа А (IAV). Он поражает клетки дыхательных путей, вызывая лихорадку, насморк, головную и мышечную боль, боль в горле, кашель и сильную усталость. В большинстве случаев болезнь протекает легко или даже бессимптомно, однако для пожилых людей, маленьких детей и пациентов с хроническими заболеваниями она может быть тяжелой и даже смертельной. Поэтому для борьбы с тяжелыми формами гриппа крайне важно точно понимать механизмы взаимодействия вируса с клетками человека.

Многолетние исследования позволили сформировать классическую модель жизненного цикла вируса гриппа А. Известно, что сам по себе вирус не способен размножаться – он представляет собой лишь набор генетического материала и белков и полностью зависит от клетки-хозяина.

Однако более современные исследования показали, что инфекционный процесс может значительно отличаться в разных клетках. Одна вирусная частица способна эффективно запустить инфекцию, тогда как другая оказывается неуспешной. Кроме того, реакция самих клеток на заражение также варьируется, что в итоге влияет на тяжесть заболевания. Ранее изучать такие различия было сложно, поскольку нельзя было наблюдать развитие инфекции в отдельных клетках в динамике. Теперь метод VISUN, созданный группой Таненбаума, позволил решить эту проблему.

С помощью VISUN ученые впервые смогли проследить весь жизненный цикл вируса гриппа А в отдельных клетках. Они выявили существенные различия в скорости и успешности развития инфекции. Некоторые случаи развивались быстро, другие – медленно, а большинство в какой-то момент прерывались. Только небольшая часть инфекций завершала все стадии успешно. Анализируя флуоресцентные сигналы во времени, исследователи установили, на каком этапе чаще всего происходят сбои. Основным "узким местом" оказалась вирусная транскрипция – процесс считывания вирусного генетического материала внутри клетки. Если на ранней стадии возникают ошибки, вероятность успешного заражения резко падает.

Обнаружение этих слабых звеньев в жизненном цикле вируса открывает новые возможности для разработки и совершенствования противовирусных препаратов, которые особенно важны при лечении тяжелых случаев гриппа, например у пациентов с ослабленным иммунитетом.