「VIRUSCAM」は個々のウイルスを監視して（いつか）病気にならないようにします。イノベーション| スミソニアン - 記事、イノベーション、健康と医学

ウイルスは小さいです。本当に小さい。いくつかは人間の髪の毛の直径の1, 000倍です。いったん攻撃して細胞に付着すると、ゆっくりと移動する傾向があるため、電子顕微鏡で見ることができます。しかし、その前に、それらがすべて単独である場合、それらはタンパク質コート中の遺伝物質のほんの小さな塊であり、予測不可能なパターンでうごめいており、追跡することはほとんど不可能です。これは、ウイルスを追跡して自分の行動をよりよく理解したいウイルス学者にとって長い間問題でした。

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現在、デューク大学の研究者は、まさにそれを行う方法を開発しました。リアルタイムで動き回る未結合ウイルスを監視します。この「ウイルスカム」は、ウイルスがどのように細胞に侵入するかについての洞察を与え、感染を防ぐ新しい方法を生み出す可能性があります。

「私たちがやろうとしているのは、ウイルスが細胞や組織と相互作用する前にどのように振る舞うかを把握することです。そのため、感染プロセスを中断する新しい方法を発見できる可能性があります」この発見は最近、 Optics Letters誌に掲載されました。

ウイルスカムによるビデオは、人間の致命的な病気を引き起こすウイルスのグループの一部であるレンチウイルスが、塩水溶液を通り抜け、人間の髪の毛よりもわずかに広い領域を移動する経路を表しています。ビデオの色の変化は時間の経過を表しています。最初は青、最後は赤に変わります。

この画像は、塩水溶液中を移動する個々のレンチウイルスの3次元経路を示しています。色は時間を表します（青が最も早く、赤が最も遅い）。（デューク大学）

添付されていないウイルスの振る舞いは「未踏の領域のようなものです」とウェルシャーは言います。彼は、接続されていないウイルスが動作している様子を衛星で高速カーチェイスを追跡しようとするのを例にしています。

「あなたのウイルスは小さな車であり、衛星画像を撮影し、できるだけ早くそれらを更新しています」と彼は言います。「しかし、リフレッシュレートによって制限されるため、その間に何が起こるかわかりません。」

ウイルスカムはヘリコプターのようなものです、と彼は言います。実際にウイルスの位置を把握し、継続的に監視できます。このカメラは、Dukeのポスドク研究員Shangguo Houによって構築されました。彼は、レーザーを使用してウイルスを追跡するために顕微鏡を装備し、レーザーからの光学的フィードバックに非常に迅速に応答するように設計された顕微鏡のプラットフォームで視界を保持できるようにしました。

Welsher氏によると、このウイルスカムは、ウイルスの位置を把握することができるため刺激的ですが、今ではそれだけです。カーチェイスの類推をさらに進めて、彼はウイルスカムを車に続くヘリコプターに例えていますが、車の周囲は見えません-道路、建物、他の車です。彼らの次のステップは、単にウイルスの位置を追跡するだけでなく、その環境を理解しようとすることです。 Welsherと彼のチームは、ウイルスカムを細胞表面の3Dイメージングと統合して、ウイルスが細胞に侵入する前に細胞とどのように相互作用するかを確認したいと考えています。

研究者が個々の粒子がリアルタイムで動いているのを捕まえたのはこれが初めてではありません。 3年前、プリンストンでウェルシャー自身が、細胞膜に移動するプラスチックナノ粒子で作られたウイルスのような蛍光ビーズを追跡する方法を開発しました。

ウイルスは、ビーズとは異なり、ビーズ自体よりも光を発しないため、ビーズよりも追跡が困難です。ウイルス粒子に蛍光粒子をタグ付けすると、ウイルスが見やすくなりますが、これらの粒子はウイルス自体よりも非常に大きいため、ウイルスの移動や細胞への感染を妨げる可能性が高い、とWelsherは述べています。新しい顕微鏡は、レーザーによって提供される光学フィードバックのため、ウイルスよりもはるかに小さい小さな蛍光タンパク質によって発せられる非常に弱い光を検出できます。そこで、ウェルシャーと彼のチームは、黄色の蛍光タンパク質をウイルスのゲノムに挿入して、ウイルスの動きを変えずに追跡できるようにしました。

科学者はまた、非常に小さなものを追跡する他の方法を考え出しました。あるチームは、アルゴリズムを使用してウイルスを追跡し、アルゴリズムがウイルスを予測する場所について顕微鏡を訓練しました。近年、英国の研究者はまた、非常に高感度の光学顕微鏡を開発しました。この顕微鏡は、直径50ナノメートル、ウイルスと同じくらい小さな構造を見ることができます。これにより、生きた細胞内でウイルスが仕事をしているのを見ることができますが、電子顕微鏡は特別に準備された死んだ細胞にしか使用できません。

ウイルスが細胞とどのように相互作用するかについて化学者がより理解すれば、ウイルス学者と分子生物学者は彼らの行動がどのように操作され、健康な細胞に感染する前にそれらを止めるかを見るために関与することができます。

「理想的なシナリオは、実用的な洞察を明らかにすることです」とウェルシャーは言います。