Как вирус гриппа атакует клетки: детальный взгляд на процесс

Учёные получили беспрецедентную возможность наблюдать в режиме реального времени за тем, как вирусы гриппа перемещаются по клеткам человеческого организма и проникают в них.

Новый взгляд на заражение гриппом

Лихорадка, боль в мышцах и насморк часто сигнализируют о приближении зимы, а вместе с ней и о ежегодном росте заболеваемости гриппом. Заражение гриппом происходит, когда в организм попадают капли с вирусом, который прикрепляется к клеткам человека и заражает их.

Совместная команда учёных из Швейцарии и Японии изучила вирус гриппа с предельной точностью. Они разработали специализированный метод микроскопии, который позволяет увеличивать изображение внешней поверхности человеческих клеток, выращенных в чашке Петри. Благодаря этому подходу они впервые смогли наблюдать, как вирусы гриппа проникают в живую клетку, и фиксировать этот процесс в высоком разрешении.

Под руководством Йохея Ямаути, профессора молекулярной медицины в Швейцарской высшей технической школе Цюриха, исследователи заметили нечто неожиданное. Клетки человеческого организма не просто бездействуют, когда к ним приближается вирус. Вместо этого они как будто тянутся к нему. «Инфицирование клеток нашего организма похоже на танец вируса и клетки», — говорит Ямаути.

Как вирусы гриппа перемещаются по клеточной поверхности

Несмотря на то, что клетки ничего не получают от помощи вирусу, взаимодействие кажется активным, поскольку вирус гриппа использует обычный путь поглощения клетками. Этот путь обычно используется для транспортировки в клетку важных молекул, включая гормоны, холестерин и железо.

Чтобы начать этот процесс, вирусы гриппа должны прикрепиться к определённым молекулам на поверхности клетки. Их движение напоминает скольжение по мембране: вирус перемещается от одного участка к другому, пока не найдёт область с большим количеством поверхностных рецепторов. Место с большим количеством близко расположенных друг к другу рецепторов является наиболее эффективным для проникновения в клетку.

Когда рецепторы клетки обнаруживают вирус на мембране, они запускают процесс образования небольшого углубления. Структурный белок под названием клатрин формирует и поддерживает этот растущий карман. По мере углубления он охватывает вирус и образует везикулу. Затем везикула попадает внутрь клетки, где её оболочка растворяется и высвобождает вирус.

Исследователи впервые наблюдали в режиме реального времени и с высоким разрешением, как вирусы гриппа заражают живые клетки. Это стало возможным благодаря новой методике микроскопии, которая теперь может помочь в разработке более целенаправленных противовирусных методов лечения.

Предыдущие методы визуализации позволяли делать только моментальные снимки

Предыдущие попытки изучить этот ключевой момент заражения основывались на таких подходах, как электронная микроскопия, которая требует разрушения клеток, что ограничивает исследователей получением отдельных неподвижных изображений. Другой вариант — флуоресцентная микроскопия, но она обеспечивает лишь низкое пространственное разрешение и не позволяет запечатлеть мелкие структурные детали.

ViViD-AFM позволяет наблюдать за проникновением вируса в режиме реального времени

Недавно разработанный метод сочетает в себе атомно-силовую микроскопию (АСМ) и флуоресцентную микроскопию. Этот метод, известный как двойная конфокальная и атомно-силовая микроскопия (ViViD-AFM), позволяет учёным отслеживать сложные этапы проникновения вируса в клетку.

С помощью ViViD-AFM исследователи показали, что клетки активно помогают вирусу на нескольких уровнях. Они привлекают белки клатрина именно в то место, где находится вирус. Мембрана также приподнимается вверх по направлению к вирусу, создавая движения, которые усиливаются, если вирус немного отодвигается от поверхности клетки.

Ценный инструмент для разработки противовирусных препаратов

Этот метод дает важные преимущества при исследовании противовирусных препаратов, поскольку позволяет ученым тестировать потенциальные методы лечения в режиме реального времени в клеточных культурах. Исследовательская группа также отмечает, что метод ViViD-AFM может помочь выявить, как другие вирусы или даже вакцины взаимодействуют с клетками, предоставляя исследователям эффективный способ изучения инфекции с самых ранних стадий.

Ссылка:

«Улучшенная визуализация проникновения вируса гриппа А в живые клетки с помощью атомно-силовой микроскопии» Айко Йошиды, Ёсицугу Уэкусы, Такеши Судзуки, Майкла Бауэра, Нобуаки Сакаи и Ёхэя Ямаути, 18 сентября 2025 г., Proceedings of the National Academy of Sciences. DOI: 10.1073/pnas.2500660122