«Практичне значення створеної нами технології (спостережень за ВІЛ) полягає в тому, що тепер у нас з'явився шанс зрозуміти, як відбувається цей біологічний" танець "вірусу і його жертви. Поки нам вдалося виявити три варіанти того, як "тризуб" оболонки вірусу може чіплятися за оболонку клітини. Зараз ми працюємо над поліпшенням цієї методики зйомок для того, щоб досягти дозволу, яке необхідно для створення вакцин, здатних боротися з більшістю різновидів ВІЛ », - розповідає Худоба Бланшар з Корнельського університету в Нью-Йорку.
Бланшар і майже три десятка молекулярних біологів і вірусологів протягом декількох років працювали над створенням принципово нової методики наукових спостережень, яка дозволила б їм простежити в режимі реального часу за тим, як вірус імунодефіциту людини пробиває оболонку імунних клітин і проникає всередину них.
Загальні деталі того, як ВІЛ проникає в клітину, і сама структура його «бойової частини» були розкриті вченими ще 16 років тому. Проте деталі цього процесу поки залишаються майже невідомими через надскладного пристрою оболонки ВІЛ, що складається з тисяч схожих один на одного тісно взаємопов'язаних і постійно мутують частин.
За даними на сьогоднішній день, ВІЛ проникає в клітини людини за допомогою білка gp120 і приєднаних до нього коротких молекул іншого пептиду gp41. Ці білки чіпляються за особливі вирости на поверхні клітин імунної системи, розрізають їх оболонку і впорскують генетичний матеріал всередину.
«На поверхні кожної частинки ВІЛ міститься по 10-20" тризубів "з подібних молекул, і вони дуже швидко мутують, уникаючи реакції з боку імунної системи. Ця особливість вірусу є головною причиною того, чому людський організм не здатний впоратися з інфекцією, і пояснює те, чому вакцину від ВІЛ, яка експлуатує уразливість в оболонці вірусу, створити вкрай складно », - пояснює Бланшар.
Швидкий темп мутацій в структурі gp120 і gp41 не є єдиною проблемою, що заважає вченим розкрити таємниці механізму зараження ВІЛ. Ці білки не можуть працювати один без одного, через що вченим доводиться стежити за роботою всієї вірусної частки в цілому, що багаторазово ускладнює всі експерименти. Причому труднощі зазнають не тільки самі вірусологи, а й суперкомп'ютери - тільки в минулому році найпотужніший суперкомп'ютер Blue Waters в університеті Іллінойсу зміг проаналізувати мікрознімки вірусної частинки і зібрати повноцінну тривимірну модель вірусу.
Такий моделі недостатньо для розуміння того, як вірус проникає в клітину: за 20 років невдалих експериментів вчені прийшли до висновку, що для цього необхідно безпосередньо спостерігати за тим, що відбувається в пробірці з вірусами і їх жертвами.
Аналогічний досвід додатково ускладнюються тим, що в живильному середовищі разом з ВІЛ будуть присутні сотні тисяч і мільйонів «непотрібних» молекул, які будуть взаємодіяти з клітинами імунної системи і заважати експериментаторам.
Поступово змінюючи хімічну структуру цих флуоресцентних міток, які Бланшар називає «маяками», вірусологи змогли зробити їх досить яскравими для того, щоб їх могли знаходити датчики мікроскопа, і в той же час не перебивати світло сусідніх молекул. Подібний прийом дозволив вченим сфокусувати свою увагу на тому, що відбувалося з частинками вірусу під час зараження, як змінювалася їх структура і як вони взаємодіяли з клітинами.
«Ми зробили все пересування частинок ВІЛ видимими для нас, і тепер ми можемо спостерігати в режимі реального часу за тим, як поводяться білки на їх поверхні. Тепер ми зможемо зрозуміти, що ми повинні знати для того, щоб запобігти злиття вірусу з оболонкою людських клітин. І якщо ми зможемо запобігти проникненню ВІЛ в імунні клітини, то можна буде почати святкувати перемогу », - продовжує американський вірусолог.
Тичинкою цього вірусного суцвіття є ланцюжок gp120, яка грає роль, як кажуть учені, запобіжної чеки, що заважає пелюсток зімкнуться. Коли вірус стикається з імунною клітиною і чіпляється за білкові вирости на їх поверхні, ця чека вилітає і молекули gp41 починають свою роботу. Вони схлопиваются і вирізують отвір в клітинній мембрані, після чого склеюють її краю з оболонкою вірусу, що дозволяє його ядру проникнути всередину.
«Нам терміново необхідно знайти варіанти того, як запобігти зараженню ВІЛ - вірусу, який заразив або вже вбив більше ніж 70 мільйонів людей по всьому світу. Якщо наша методика допоможе впоратися з ВІЛ та СНІД, вона може бути потенційно використана для вивчення того, як нас заражають інші віруси », - робить висновок Бланшар.