La tecnología de imagen podría desbloquear los misterios de las enfermedades infantiles

Mayo 9, 2016 Admin Salud 0 5
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Una nueva técnica para el estudio de la estructura del virión y la actividad RSV RSV en las células vivas podría ayudar a los investigadores desentrañar los secretos del virus, incluyendo, ya que entra en las células, tales como la replicación, el número de genomas inserta en sus huéspedes - y tal vez debido a que algunas células pulmonares escapar de la infección relativamente indemne. Esto podría proporcionar a los científicos información que necesitan para desarrollar nuevos medicamentos antivirales y posiblemente incluso una vacuna para prevenir las infecciones por VRS grave.

"Queremos desarrollar herramientas que nos permiten llegar a cómo funciona realmente el virus", dijo Philip Santangelo, profesor asociado en el Wallace H. Departamento de Ingeniería Biomédica Coulter en Georgia Tech y la Universidad Emory. "Realmente tenemos que ser capaces de seguir la infección en una sola célula viva sin afectar cómo el virus infecta a sus huéspedes, y esta tecnología debemos permitir que lo hagamos."




La investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales de Salud y publicado en línea por delante de impresión en la revista ACS Nano 30 de diciembre de 2013. Si bien VRS será el primer objetivo para el trabajo, los investigadores creen que la técnica de imagen han desarrollado podría ser utilizado para estudiar otros virus de ARN, incluyendo la influenza y Ebola.

"Hemos demostrado que podemos etiquetar el genoma utilizando nuestras sondas", dijo Santangelo. "Lo que hemos aprendido de esto es que el genoma se incorpora en el virión, y que las partículas de virus creados son infecciosos. Hemos sido capaces de caracterizar algunos aspectos de la partícula del virus en sí en super-resolución, de hasta 20 nanómetros, con estocástico reconstrucción óptica microscópica directa (dSTORM) de imágenes ".

RSV puede ser difícil de estudiar. En primer lugar, la partícula infecciosa puede adoptar diversas formas, que van desde los filamentos de 10 micrómetros a bolas ordinarios. El virus se puede introducir más de un genoma en las células huésped y la orientación y la estructura de ARN están desordenados, lo que hace difícil de caracterizar.

El equipo de investigación, que incluyó a científicos de la Universidad de Vanderbilt y la Universidad de Emory, ha utilizado una sonda de la tecnología que se adhiere rápidamente ARN en las células. La sonda utiliza múltiples fluoróforos para indicar la presencia de ARN viral, lo que permite a los investigadores ver a dónde va en las células huésped - y ver partículas infecciosas dejan las células para propagar la infección.

"Ser capaz de ver el genoma de ARN y el linaje que viene del genoma con las sondas que utilizamos realmente nos damos mucha más comprensión del ciclo de replicación", dijo Santangelo. "Esto nos da mucha más información sobre lo que el virus se está haciendo en realidad. Si podemos ver la entrada, el montaje y la replicación del virus, lo que nos permitirá decidir qué ir después a combatir el virus."

La investigación dependía de un nuevo método para el etiquetado de los virus de ARN con sondas de imagen tetravalente multiplicar-etiquetados ARN (MTRIPS). Las sondas consisten en una combinación de ADN y ARN quimérico oligonucleótido marcado internamente con fluoróforos tetravelently complejado con neutravidina. El quimérico combinación se utiliza para ayudar a las sondas de eludir las defensas celulares.

"Hay una gran cantidad de sensores en el ARN celular buscando ADN extraño y extranjero, pero la célula, esta sonda no parece nada", dijo Santangelo. "La célula no ve el ácido nucleico como extranjeros."

Introducir en las células, las sondas se propagan rápidamente a través de una célula infectada con RSV y se unen al ARN del virus. Aunque estrictamente vinculante, la sonda no afectará a la actividad normal del virus y permite a los investigadores a seguir la actividad para días, usando técnicas de microscopía estándar. Los MTRIPS se pueden utilizar para integrar otras tecnologías de sonda, tal como GFP y oro nanopartículas.

El trabajo realizado por el estudiante graduado Eric Alonas concentrar el virus era esencial para el proyecto, dijo Santangelo. La concentración había que hacer sin dañar la infectividad del virus, lo que habría afectado a su capacidad para entrar en las células huésped.

"Nos tomó un poco" de trabajo para obtener las técnicas adecuadas para enfocar la RSV, "dijo. "Ahora podemos hacer una gran cantidad de virus infeccioso que se etiqueta y se puede almacenar de manera que podemos utilizar cuando queremos."

Para estudiar la evolución de la enfermedad en las células individuales, los investigadores enfrentan otro desafío: las células vivas se mueven, y siguiendo búsquedas complicadas. Para hacer frente a este movimiento, el laboratorio de Thomas Barker - también en el Departamento de Coulter - usado fibronectina micro-patrón sobre vidrio para crear 50 micras "islas" que contenían células durante el estudio.

Entre los misterios que los investigadores les gustaría abordar es por qué algunas células de los pulmones están severamente infectados - mientras que otros parecen escapar a los efectos negativos.

"Si nos fijamos en un rango de celdas, se ve enormes diferencias de célula a célula, y eso es algo que no se entiende en absoluto", dijo Santangelo. "Si podemos entender por qué algunas células se han disparado con el virus, mientras que otros no lo son, tal vez podamos encontrar una manera de ayudar a los chicos malos parecen más buenos."

Además de los ya mencionados, el equipo de investigación incluyó James Crowe, profesor de pediatría en la Universidad de Vanderbilt; Elizabeth Wright, profesor asistente en la Escuela de Medicina de la Universidad de Emory; Daryll Vanover, Jeenah Jung, Chiara Zurla, Jonathan Kirschman, Vincent Fiore, y Alison Douglas Wallace H. Coulter Departamento de Ingeniería Biomédica de Georgia Tech y la Universidad de Emory; Aaron Lifland y Manasa Gudheti de Vutara Inc. en Salt Lake City, y Hong Yi de la Escuela de Medicina de la Universidad Emory.

Uno de los retos de la RSV estudio es el mantenimiento de sus actividades en un ambiente de laboratorio - un problema de los padres de niños pequeños no comparten.

"Al ejecutar este virus en el laboratorio, lo que tienes que tener más cuidado que perder infectividad", dijo Santangelo. "Pero si usted toma una habitación llena de niños que no estaban infectadas y deje a un niño infectado en la sala, después de 15 minutos todos los niños se infectan."

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