Per la prima volta, i ricercatori hanno osservato in diretta e ad altissima risoluzione come i virus influenzali attaccano le cellule viventi. Ciò è stato possibile grazie a un nuovo metodo di microscopia. Ciò potrebbe ora aiutare a sviluppare terapie antivirali più mirate.
Febbre, dolori agli arti, naso che cola: l’influenza torna con l’inverno. È scatenata dai virus influenzali che entrano nel nostro corpo attraverso le goccioline e infettano le cellule.
Ricercatori svizzeri e giapponesi hanno ora analizzato questo virus nei minimi dettagli. Utilizzando un metodo di microscopia da loro sviluppato, possono ingrandire la superficie delle cellule umane in una piastra di Petri. Per la prima volta, gli scienziati hanno potuto osservare ad alta risoluzione e in diretta come i virus influenzali penetrano in una cellula vivente.
I ricercatori, guidati da Yohei Yamauchi, professore di medicina molecolare al Politecnico di Zurigo, sono rimasti particolarmente sorpresi da un dato: le cellule non sono passive e si lasciano semplicemente invadere dal virus dell’influenza. Al contrario, cercano attivamente di catturare il virus. "L’infezione delle cellule del nostro corpo è come una danza tra virus e cellule", spiega Yamauchi.
I virus navigano sulla superficie cellulare
Naturalmente, le cellule del corpo non traggono alcun beneficio da un’infezione virale. Non traggono alcun vantaggio dalla partecipazione attiva al processo. L’interazione dinamica si verifica perché i virus dirottano un meccanismo di assorbimento cellulare quotidiano che è essenziale per le cellule. sostanze vitali come ormoni, colesterolo o ferro vengono convogliate nelle cellule attraverso questo meccanismo.
Come per queste sostanze, anche i virus dell’influenza devono attaccarsi a molecole sulla superficie cellulare. La dinamica è simile a quella del surfing sulla superficie cellulare: il virus esplora la superficie, attaccandosi a una molecola di superficie qua e là, finché non trova un punto d’ingresso ideale: un punto in cui molte molecole recettoriali sono vicine tra loro e quindi consentono un efficiente assorbimento nella cellula.
Una volta che la cellula ha riconosciuto, attraverso i suoi recettori, che un virus si è attaccato alla sua membrana, forma una depressione o una tasca nel punto in questione. Questa è formata e stabilizzata da speciali proteine strutturali chiamate clatrine. L’invaginazione cresce gradualmente e racchiude il virus. Si forma così una vescicola. La cellula la trasporta al suo interno, dove l’involucro della vescicola si dissolve e rilascia il virus.
Gli studi precedenti su questo importante processo hanno utilizzato altri metodi di microscopia, tra cui la microscopia elettronica. Questi richiedono la distruzione delle cellule, il che significa che è stato possibile scattare solo delle istantanee. Un altro metodo utilizzato, la microscopia a fluorescenza, invece, consente solo una bassa risoluzione spaziale.
Metodi combinati, anche per altri virus
Il nuovo metodo è una combinazione di microscopia a forza atomica e a fluorescenza. Il metodo è stato chiamato microscopia a forza atomica Vivid. Vivid sta per "Virus View". Questa tecnologia ha permesso di seguire l’ingresso del virus nella cellula in tutti i dettagli della sua dinamica.
I ricercatori hanno così potuto dimostrare che la cellula favorisce attivamente l’assorbimento del virus in varie fasi. Ad esempio, la cellula recluta attivamente le proteine clatriniche, importanti dal punto di vista funzionale, nel sito in cui si trova il virus. Inoltre, la superficie cellulare ondeggia in questo sito per catturare attivamente il virus con le protuberanze. Questi movimenti ondulatori della membrana diventano più forti quando il virus si allontana nuovamente dalla superficie cellulare.
Il nuovo metodo fornisce quindi importanti indicazioni per lo sviluppo di farmaci antivirali. Ad esempio, è adatto per testare l’effetto di potenziali farmaci in coltura cellulare in tempo reale. Come sottolineano gli autori dello studio, il metodo può essere utilizzato anche per studiare il comportamento di altri virus o vaccini.
Riferimento alla letteratura
Yoshida A, Uekusa Y, Suzuki T, Bauer M, Sakai N, Yamauchi Y: Visualizzazione migliorata dell’ingresso del virus dell’influenza A nelle cellule viventi utilizzando la microscopia a forza atomica con vista sul virus. PNAS, 122: e2500660122, doi: 10.1073/pnas.2500660122
