高分辨率及时成像揭示流感病毒入侵细胞时的气候

流感感染平日始于含有病毒的飞沫进入人体，病毒附着在呼吸道上皮等细胞外面并完成入侵。此次合作团队以培养的人体细胞为模型，开辟出一种专门的显微成像技巧，可在放大年夜视野下持续不雅察细胞外面的超微构造动态，从而第一次“现场直播”流感病毒进入活细胞的完全过程。 课题由苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）分子医学传授山内洋平（Yohei Yamauchi）领衔，他形容病毒侵入“就像病毒与细胞之间的一段跳舞”，细胞会主动向病毒偏向“伸手”，并介入其被包裹和内吞的全过程。

研究发明，尽管从成果看这一过程只会赞助病毒完成感染，但病毒事实上是劫持了细胞本来用于摄取激素、胆固醇、铁等必须分子的惯例内吞通路。 流感病毒起首需与细胞外面的特定分子结合，然后沿着细胞膜“滑行”，在膜面上从一个地位移动到另一个地位，直至找到外面受体高度集合的区域，那边成为其最有效的“入侵进口”。 当受体辨认到病毒并完成集合后，细胞膜会形成一个逐渐凹陷的小坑，一种名为网格蛋白（clathrin）的构造蛋白介入塑形和支撑，让这一小坑赓续加深，最终像兜一样将病毒全部包裹形成囊泡。 随后，这一囊泡被牵引进入细胞内部，其外面包被慢慢解体，病毒得以在细胞内释放，开启下一阶段复制过程。

以前，科研人员测验测验应用电子显微镜捕获这一关键环节，但这类技巧须要固定和破坏细胞，只能获得静态“快照”，难以还原动态过程。 荧光鲜微镜固然能在活细胞中成像，却受限于空间分辨率，无法出现细胞膜凹陷、蛋白集合等精细构造细节。 为冲破这些瓶颈，团队开辟了一种将原子力显微镜（AFM）与共聚焦荧光鲜微镜相结合的新办法，定名为“病毒可视双模共聚焦-原子力显微技巧”（ViViD-AFM）。 该技巧一方面应用原子力显微镜在纳米标准描述细胞外面描写，另一方面经由过程荧光旌旗灯号标记病毒及相干蛋白地位，实现构造与功能的同步追踪。

借助 ViViD-AFM，研究人员不雅察到，细胞在多个层面主动“合营”病毒完成入侵：例如，它们会将网格蛋白精准招募到病毒地点地位，赞助形成包裹病毒的膜性囊泡。 当病毒略微远离细胞外面时，细胞膜还会向上“抬起”，产生明显的形变和动态活动，以从新接近和捕获病毒，这些活动在病毒稍有偏离时反而更为激烈。 这解释流感病毒极大年夜程度上借用了细胞自身高度调控的物质摄取体系，把本来用于保持生命活动的机制“逆用”为感染通路。

研究团队指出，这一新成像平台对于抗病毒药物开辟具有重要意义，因为它可以在活细胞体系中及时不雅察候选药物对病毒入侵各步调的具体影响，从而更有针对性地筛选和优化克制策略。 此外，ViViD-AFM 并不局限于流感病毒，将来还可用于研究其他病毒甚至疫苗颗粒与细胞的互相感化，有望在感染早期阶段供给更周全的物理和生物学线索，为新型抗病毒疗法和预防手段的设计供给实验基本。