Uma equipa de investigação científica da Suíça e do Japão registou recentemente pela primeira vez com elevada resolução espacial e temporal todo o processo do vírus da gripe que se desloca na superfície das células humanas vivas e entra nas células, proporcionando uma perspectiva detalhada sem precedentes sobre a revelação da fase inicial da infecção viral. A pesquisa mostra que as células hospedeiras não são alvos passivos, mas se esticam, empurram e puxam ativamente quando o vírus se aproxima. A relação entre o vírus e a célula é mais como uma “dança de invasão” precisamente coordenada.
A infecção por influenza geralmente começa quando gotículas contendo vírus entram no corpo humano. O vírus se fixa à superfície de células como o epitélio respiratório e completa a invasão. Usando células humanas cultivadas como modelo, a equipe colaborativa desenvolveu uma tecnologia de imagem microscópica especializada que pode observar continuamente a dinâmica ultraestrutural da superfície celular sob um campo de visão ampliado, "transmitindo ao vivo" assim o processo completo de entrada dos vírus influenza nas células vivas pela primeira vez. O projeto foi liderado por Yohei Yamauchi, professor de medicina molecular na ETH Zurich. Ele descreveu a invasão do vírus como “como uma dança entre o vírus e a célula”. A célula “estenderá” ativamente a direção do vírus e participará de todo o processo de seu envolvimento e endocitose.
O estudo descobriu que, embora os resultados mostrem que este processo apenas ajuda o vírus a completar a infecção, o vírus na verdade sequestra a via endocítica normal usada pelas células para absorver moléculas essenciais, como hormônios, colesterol e ferro. O vírus influenza primeiro precisa se ligar a moléculas específicas na superfície celular e depois “deslizar” ao longo da membrana celular, movendo-se de uma posição para outra na superfície da membrana até encontrar uma área com alta concentração de receptores de superfície, que se torna sua “entrada de invasão” mais eficaz. Quando o receptor reconhece o vírus e completa sua agregação, a membrana celular formará um buraco gradualmente afundado. Uma proteína estrutural chamada clatrina participa na sua formação e suporte, fazendo com que o buraco se aprofunde e eventualmente envolva o vírus como uma bolsa para formar uma vesícula. Posteriormente, essa vesícula é puxada para dentro da célula e seu revestimento superficial se desintegra gradualmente, permitindo que o vírus seja liberado dentro da célula, iniciando a próxima etapa do processo de replicação.
No passado, os pesquisadores tentaram usar microscópios eletrônicos para capturar esse elo fundamental, mas tais técnicas exigem fixação e destruição de células, e só podem obter "instantâneos" estáticos, dificultando a restauração de processos dinâmicos. Embora a microscopia de fluorescência possa gerar imagens em células vivas, ela é limitada pela resolução espacial e não pode revelar detalhes estruturais finos, como depressões na membrana celular e agregação de proteínas. Para superar esses gargalos, a equipe desenvolveu um novo método que combina microscopia de força atômica (AFM) com microscopia confocal de fluorescência, denominado "Microscopia de força atômica confocal de modo duplo visível de vírus" (ViViD-AFM). Por um lado, esta tecnologia utiliza microscopia de força atômica para descrever a morfologia da superfície das células em escala nanométrica. Por outro lado, utiliza sinais fluorescentes para marcar as posições dos vírus e proteínas relacionadas para conseguir o rastreamento simultâneo da estrutura e função.
Com a ajuda do ViViD-AFM, os pesquisadores observaram que as células “cooperam” ativamente com o vírus em vários níveis para completar a invasão: por exemplo, elas recrutam precisamente a clatrina para a localização do vírus e ajudam a formar vesículas de membrana que encapsulam o vírus. Quando o vírus está ligeiramente afastado da superfície celular, a membrana celular "levanta-se" para cima, causando deformação óbvia e movimento dinâmico para reaproximar-se e capturar o vírus. Esses movimentos são mais intensos quando o vírus se desvia ligeiramente. Isto mostra que o vírus da gripe toma emprestado, em grande medida, o sistema de absorção de substâncias altamente regulado da própria célula e "inverte" o mecanismo originalmente utilizado para actividades de manutenção da vida como via de infecção.
A equipe de pesquisa destacou que esta nova plataforma de imagem é de grande importância para o desenvolvimento de medicamentos antivirais porque pode observar os efeitos específicos dos medicamentos candidatos em cada etapa da invasão do vírus em tempo real em um sistema de células vivas, permitindo assim uma triagem mais direcionada e otimização de estratégias de inibição. Além disso, o ViViD-AFM não se limita aos vírus influenza. No futuro, também poderá ser usado para estudar a interação entre outros vírus e até mesmo partículas e células de vacinas. Espera-se que forneça pistas físicas e biológicas mais abrangentes nas fases iniciais da infecção e forneça uma base experimental para a concepção de novas terapias antivirais e métodos de prevenção.