Un equipo de investigación científica de Suiza y Japón registró recientemente por primera vez con alta resolución espacial y temporal todo el proceso del virus de la influenza que se mueve sobre la superficie de las células humanas vivas y entra en las células, proporcionando una perspectiva detallada sin precedentes sobre la revelación de la etapa inicial de la infección viral. Las investigaciones muestran que las células huésped no son objetivos pasivos, sino que se estiran, empujan y tiran activamente cuando el virus se acerca. La relación entre el virus y la célula se parece más a una "danza de invasión" coordinada con precisión.
La infección por influenza generalmente comienza cuando gotitas que contienen virus ingresan al cuerpo humano. El virus se adhiere a la superficie de células como el epitelio respiratorio y completa la invasión. Utilizando células humanas cultivadas como modelo, el equipo colaborativo desarrolló una tecnología de imágenes microscópicas especializada que puede observar continuamente la dinámica ultraestructural de la superficie celular bajo un campo de visión ampliado, "transmitiendo así en vivo" el proceso completo por el cual los virus de la influenza ingresan a las células vivas por primera vez. El proyecto fue dirigido por Yohei Yamauchi, profesor de medicina molecular en ETH Zurich. Describió la invasión del virus como "como una danza entre el virus y la célula". La célula "se extenderá" activamente en dirección al virus y participará en todo el proceso de su envoltura y endocitosis.
El estudio encontró que, aunque los resultados muestran que este proceso solo ayuda al virus a completar la infección, el virus en realidad secuestra la vía endocítica normal utilizada por las células para absorber moléculas esenciales como hormonas, colesterol y hierro. El virus de la influenza primero necesita unirse a moléculas específicas en la superficie celular y luego "deslizarse" a lo largo de la membrana celular, moviéndose de una posición a otra en la superficie de la membrana hasta encontrar un área con una alta concentración de receptores de superficie, que se convierte en su "entrada de invasión" más efectiva. Cuando el receptor reconoce el virus y completa su agregación, la membrana celular formará un hoyo que se hunde gradualmente. Una proteína estructural llamada clatrina participa en darle forma y sostenerlo, haciendo que la fosa se profundice y eventualmente envuelva el virus como una bolsa para formar una vesícula. Posteriormente, esta vesícula ingresa a la célula y su revestimiento superficial se desintegra gradualmente, lo que permite que el virus se libere dentro de la célula, iniciando la siguiente etapa del proceso de replicación.
En el pasado, los investigadores han intentado utilizar microscopios electrónicos para capturar este vínculo clave, pero tales técnicas requieren reparar y destruir células, y sólo pueden obtener "instantáneas" estáticas, lo que dificulta la restauración de procesos dinámicos. Aunque la microscopía de fluorescencia puede obtener imágenes de células vivas, está limitada por la resolución espacial y no puede revelar detalles estructurales finos, como depresiones de la membrana celular y agregación de proteínas. Para superar estos cuellos de botella, el equipo desarrolló un nuevo método que combina la microscopía de fuerza atómica (AFM) con la microscopía de fluorescencia confocal, denominado "Microscopía de fuerza atómica confocal de modo dual visible de virus" (ViViD-AFM). Por un lado, esta tecnología utiliza microscopía de fuerza atómica para describir la morfología de la superficie de las células a escala nanométrica. Por otro lado, utiliza señales fluorescentes para marcar las posiciones de virus y proteínas relacionadas para lograr un seguimiento simultáneo de estructura y función.
Con la ayuda de ViViD-AFM, los investigadores observaron que las células "cooperan" activamente con el virus en múltiples niveles para completar la invasión: por ejemplo, reclutan con precisión clatrina en la ubicación del virus y ayudan a formar vesículas de membrana que encapsulan el virus. Cuando el virus se aleja ligeramente de la superficie celular, la membrana celular se "levantará" hacia arriba, provocando una deformación evidente y un movimiento dinámico para volver a acercarse y capturar el virus. Estos movimientos son más intensos cuando el virus se desvía ligeramente. Esto demuestra que el virus de la gripe toma prestado en gran medida el sistema de absorción de sustancias altamente regulado de la propia célula y "invierte" el mecanismo utilizado originalmente para las actividades de soporte vital como vía de infección.
El equipo de investigación señaló que esta nueva plataforma de imágenes es de gran importancia para el desarrollo de fármacos antivirales porque puede observar los efectos específicos de los fármacos candidatos en cada paso de la invasión del virus en tiempo real en un sistema de células vivas, lo que permite una detección más específica y la optimización de las estrategias de inhibición. Además, ViViD-AFM no se limita a los virus de la influenza. En el futuro, también podrá utilizarse para estudiar la interacción entre otros virus e incluso partículas y células de vacunas. Se espera que proporcione pistas físicas y biológicas más completas en las primeras etapas de la infección y proporcione una base experimental para el diseño de nuevas terapias antivirales y métodos de prevención.