Os vírus são pequenos. Muito pequeno. Alguns são 1.000 vezes menores que o diâmetro de um cabelo humano. Uma vez que eles atacaram e se conectaram a uma célula, eles tendem a se mover lentamente, o que torna possível vê-los sob um microscópio eletrônico. Mas antes disso, quando estão sozinhos, são apenas pequenos pedaços de material genético em uma camada protéica, contorcendo-se em padrões imprevisíveis, tornando-os quase impossíveis de rastrear. Este tem sido um problema para os virologistas, que querem rastrear vírus para entender melhor seu comportamento.
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Agora, pesquisadores da Duke University desenvolveram uma maneira de fazer exatamente isso - observar os vírus não conectados em movimento em tempo real. Essa "câmera de vírus" pode fornecer informações sobre como os vírus se infiltram nas células, dando origem a novas formas de prevenir infecções.
"O que estamos tentando fazer é descobrir como os vírus se comportam antes de interagir com células ou tecidos, para que possamos encontrar novas maneiras de interromper o processo de infecção", diz Kevin Welsher, o químico que lidera a pesquisa. Os resultados foram publicados recentemente na revista Optics Letters .
Um vídeo da câmera do vírus representa o caminho de um lentivírus, parte de um grupo de vírus que causa doenças fatais em humanos, enquanto se move através de uma solução de água salgada, viajando em uma área pouco maior que um cabelo humano. As mudanças de cor no vídeo representam a passagem do tempo - azul no início, passando para o vermelho no final.
Esta imagem mostra o caminho 3-D de um lentivírus individual movendo-se através de uma solução de água salgada. As cores representam o tempo (azul é mais cedo, vermelho é mais recente). (Universidade Duke) O comportamento dos vírus não conectados é "um território inexplorado", diz Welsher. Ele compara a tentativa de assistir a um vírus não acoplado em ação para rastrear uma perseguição em alta velocidade com um satélite.
"Seu vírus é um carro pequeno e você está capturando imagens de satélite e atualizando-as o mais rápido que puder", diz ele. "Mas você não sabe o que acontece no meio, porque você está limitado pela sua taxa de atualização."
O vírus é mais parecido com um helicóptero, diz ele. Na verdade, pode bloquear a posição do vírus e assisti-lo continuamente. A câmera foi construída pelo pesquisador de pós-doutorado Duke Shangguo Hou, que manipulou um microscópio para usar um laser para rastrear o vírus, para que ele possa ser visto pela plataforma do microscópio, que é projetado para responder muito rapidamente ao feedback óptico do laser.
A câmera do vírus é empolgante porque pode se encaixar na posição do vírus, diz Welsher, mas agora isso é tudo o que faz. Aprofundando a analogia da perseguição de carros, ele compara a câmara do vírus a um helicóptero que segue um carro, mas não consegue ver nenhum de seus arredores - a estrada, edifícios, outros carros. O próximo passo é ir além de simplesmente rastrear a posição do vírus e tentar entender seu ambiente. Welsher e sua equipe gostariam de integrar a câmera de vírus com imagens 3D de superfícies celulares, para ver como os vírus interagem com as células antes de tentar penetrá-las.
Esta não é a primeira vez que os pesquisadores detectam partículas individuais se movendo em tempo real. Três anos atrás, enquanto em Princeton, o próprio Welsher desenvolveu um método de rastrear uma esfera fluorescente semelhante a um vírus, feita de nanopartículas plásticas que se moviam para uma membrana celular.
Os vírus são mais difíceis de rastrear do que as contas porque, ao contrário da conta, os vírus não emitem luz por si mesmos. Marcar vírus com partículas fluorescentes torna o vírus mais fácil de ser visto, mas essas partículas são muito maiores do que os próprios vírus, e provavelmente interferem na maneira como os vírus se movem e infectam as células, de acordo com Welsher. O novo microscópio, por causa do feedback óptico fornecido pelo laser, pode detectar a luz muito fraca emitida por pequenas proteínas fluorescentes, que são muito menores que o vírus. Então, Welsher e sua equipe inseriram uma proteína fluorescente amarela no genoma do vírus para permitir que ela fosse rastreada sem mudar a maneira como ela se move.
Os cientistas também criaram outras maneiras de rastrear coisas muito pequenas. Uma equipe usou algoritmos para rastrear vírus, treinando seus microscópios sobre onde os algoritmos previam que os vírus seriam. Nos últimos anos, pesquisadores britânicos também desenvolveram um microscópio óptico incrivelmente sensível que pode ver estruturas tão pequenas quanto 50 nanômetros de diâmetro, tão pequenas quanto muitos vírus. Isso permite que eles vejam vírus fazendo seu trabalho dentro de células vivas, enquanto os microscópios eletrônicos só podem ser usados para células mortas, especialmente preparadas.
Uma vez que os químicos entendam mais sobre como os vírus interagem com as células, virologistas e biólogos moleculares poderiam se envolver para ver como seu comportamento poderia ser manipulado, talvez parando-os antes que eles infectassem uma célula saudável.
“O cenário ideal é descobrirmos algumas percepções acionáveis”, diz Welsher.
