Viruksilla on huomattavia fysikaalisia ominaisuuksia ja monimutkaisia vuorovaikutuksia ympäristönsä kanssa. Yleensä kuvittelemme näiden patogeenien kulkeutumista tartunnan saaneiden henkilöiden hengityksen kautta, jolloin ne leviävät uloshengityksessä vapautuvien pisaroiden mukana, kuten monet tutkimukset ovat popularisoineet Covid-19:n puhkeamisen aikana.
Virusten siirtyminen infektiopaikkaan on kuitenkin monimutkainen ja hyvin vaihteleva prosessi. Jotta ne pääsisivät solujen ytimeen ja infektoisivat ne, niiden on löydettävä tiensä joskus erittäin ahtaissa ympäristöissä. Solun ytimen läpäisemisen kriittisessä hetkessä jotkin virukset joutuvat ylittämään "ovet", joita tumaporet muodostavat ytimen pinnalla, mikä on äärimmäisen tärkeää virusten tarttuvuuden ymmärtämiseksi.
Tätä kriittistä vaihetta ovat juuri tutkineet tieteelliset tiimit Lyonin fysiikkalaboratoriosta (LPENSL, CNRS / ENS de Lyon), Montpellierin infektiotutkimusinstituutista (IRIM, CNRS / Montpellierin yliopisto), Pariisin molekyylikemian instituutista (IPCM, CNRS / Sorbonne-yliopisto), Kansainvälisestä infektiotutkimuskeskuksesta (CIRI, CNRS / ENS de Lyon / INSERM / Claude Bernardin yliopisto), GULLIVERistä (CNRS / ESPCI Pariisi - PSL) sekä Interfaces, Treatments, Organization and Dynamics of Systems (ITODYS, CNRS / Pariisin yliopisto), käyttäen in vitro -lähestymistapaa, joka jäljittelee virusten kulkeutumista ytimeen. He tutkivat virusten kulkua synteettisissä nanometrin kokoisissa aukoissa, joita kutsutaan nanoporeiksi, havainnoimalla niitä ultraherkällä optisella havaitsemisella.
Yllättäen tutkijat havaitsivat, että virukset pyrkivät vuorovaikuttamaan keskenään, kun niitä pakotetaan kulkemaan näiden poreiden läpi, ja että ne muodostavat helposti ruuhkia, kun tiheys on riittävä, mikä johtuu pääasiassa virusten tarttumisesta toisiinsa ja poreiden pintaan. Fyysisen mallin avulla tutkijat hyödyntävät tätä ilmiötä näyttämällä, että tätä tukosilmiötä voidaan käyttää virusten välisten vuorovaikutusten ja poreiden kanssa vuorovaikutusten kvantifioimiseen.
Nämä tutkimukset tarjoavat uuden menetelmän virusten ja niiden ympäristön vuorovaikutusten ymmärtämiseen ja luonteen määrittämiseen. Esimerkiksi lääkkeiden vaikutusta virusten kulkeutumiseen ytimeen voidaan testata tämänkaltaisilla kokeilla. Voidaan myös harkita tämän tekniikan käyttöä nanopartikkelien aggregaation hallitsemiseksi nanoporen avulla. Nämä tulokset on julkaistu lehdessä Nature Communications.
Viitteet:
Soft jamming of viral particles in nanopores, Nature Communications, julkaistu 23. heinäkuuta 2024.
Doi: 10.1038/s41467-024-50059-9 (avoin pääsy)