Los virus son pequeños. Realmente pequeño. Algunos son 1, 000 veces más pequeños que el diámetro de un cabello humano. Una vez que atacan y se unen a una célula, tienden a moverse lentamente, lo que hace posible verlos bajo un microscopio electrónico. Pero antes de eso, cuando están solos, son solo pequeños trozos de material genético en una capa de proteína, retorciéndose en patrones impredecibles, lo que los hace casi imposibles de rastrear. Esto ha sido durante mucho tiempo un problema para los virólogos, que desean rastrear virus para comprender mejor su comportamiento.
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Ahora, los investigadores de la Universidad de Duke han desarrollado una forma de hacer exactamente eso: observar cómo se mueven los virus no conectados en tiempo real. Esta "cámara de virus" podría dar una idea de cómo los virus penetran en las células, lo que podría dar lugar a nuevas formas de prevenir infecciones.
"Lo que estamos tratando de hacer es descubrir cómo se comportan los virus antes de que interactúen con las células o los tejidos, para que podamos encontrar nuevas formas de interrumpir el proceso de infección", dice Kevin Welsher, el químico que dirige la investigación. Los hallazgos fueron publicados recientemente en la revista Optics Letters .
Un video de la cámara de virus representa la ruta de un lentivirus, parte de un grupo de virus que causan enfermedades mortales en humanos, a medida que se mueve a través de una solución de agua salada, viajando en un área apenas más ancha que un cabello humano. Los cambios de color en el video representan el paso del tiempo: azul al principio, moviéndose a rojo al final.
Esta imagen muestra la ruta tridimensional de un lentivirus individual que se mueve a través de una solución de agua salada. Los colores representan el tiempo (el azul es el primero, el rojo es el último). (Universidad de Duke) El comportamiento de los virus no conectados es "una especie de territorio inexplorado", dice Welsher. Compara comparar un virus no conectado en acción con el seguimiento de una persecución de automóviles a alta velocidad con un satélite.
"Su virus es un coche pequeño, y está tomando imágenes de satélite y actualizándolas tan rápido como puede", dice. "Pero no sabes lo que sucede en el medio, porque estás limitado por tu frecuencia de actualización".
La cámara de virus es más como un helicóptero, dice. En realidad, puede bloquear la posición del virus y observarlo continuamente. La cámara fue construida por el investigador postdoctoral de Duke Shangguo Hou, quien manipuló un microscopio para usar un láser para rastrear el virus y poder verlo desde la plataforma del microscopio, que está diseñada para responder muy rápidamente a la retroalimentación óptica del láser.
La cámara de virus es emocionante porque puede bloquear la posición del virus, dice Welsher, pero en este momento eso es todo lo que hace. Continuando con la analogía de la persecución de automóviles, compara la cámara del virus con un helicóptero que sigue a un automóvil pero no puede ver ninguno de sus alrededores: la carretera, los edificios, otros automóviles. Su próximo paso es ir más allá del simple seguimiento de la posición del virus para tratar de comprender su entorno. Welsher y su equipo desean integrar la cámara de virus con imágenes en 3D de las superficies celulares, para ver cómo los virus interactúan con las células antes de intentar penetrarlas.
Esta no es la primera vez que los investigadores detectan partículas individuales que se mueven en tiempo real. Hace tres años, mientras estaba en Princeton, el propio Welsher desarrolló un método para rastrear un cordón fluorescente similar a un virus hecho de nanopartículas de plástico que se mueven hacia una membrana celular.
Los virus son más difíciles de rastrear que las cuentas porque, a diferencia de la cuenta, los virus no emiten luz por sí mismos. Etiquetar virus con partículas fluorescentes hace que los virus sean más fáciles de ver, pero esas partículas son mucho más grandes que los virus en sí mismos y es probable que interfieran con la forma en que los virus se mueven e infectan las células, según Welsher. El nuevo microscopio, debido a la retroalimentación óptica proporcionada por el láser, puede detectar la luz muy tenue emitida por pequeñas proteínas fluorescentes, que son mucho más pequeñas que el virus. Así que Welsher y su equipo insertaron una proteína fluorescente amarilla en el genoma del virus para permitir su seguimiento sin cambiar la forma en que se mueve.
Los científicos también han ideado otras formas de rastrear cosas muy pequeñas. Un equipo utilizó algoritmos para rastrear virus, capacitando a sus microscopios sobre dónde los algoritmos predijeron que estarían los virus. En los últimos años, los investigadores británicos también desarrollaron un microscopio óptico increíblemente sensible que puede ver estructuras tan pequeñas como 50 nanómetros de ancho, tan pequeños como muchos virus. Esto les permite ver virus haciendo su trabajo dentro de las células vivas, mientras que los microscopios electrónicos solo pueden usarse para células muertas, especialmente preparadas.
Una vez que los químicos entienden más sobre cómo los virus interactúan con las células, los virólogos y los biólogos moleculares pueden involucrarse para ver cómo se puede manipular su comportamiento, quizás deteniéndolos antes de que infecten una célula sana.
"El escenario ideal es que descubramos alguna información que sea procesable", dice Welsher.
