Virüslerin Sırlarını Ortaya Çıkaran Beş Teknik

Virüslerin Sırlarını Ortaya Çıkarmak İçin Kullanılan Beş Teknik

Virüsler genellikle ” görünmez düşman ” olarak adlandırılır. Çıplak gözle veya standart bir optik mikroskop kullanılarak bile görülemezler. Öyleyse var olduklarını veya neye benzediklerini nasıl bileceğiz?

Bir virüsten genetik materyalin kanıtını arayan, COVID-19 enfeksiyonunu doğrulamak için kullanılanlar gibi biyokimyasal yöntemler vardır.

Bu yöntemleri anlamak için öncelikle virüslerin gerçekte ne kadar küçük olduğunu anlamamız gerekir. Hücrelerimizin çoğu 100 mikrometre (0,1 milimetre) çapındadır. Virüsler, ortalama 150 nanometre (0.00015 milimetre) ile bundan yaklaşık 1.000 kat daha küçüktür.

Işık mikroskobu : Standart ışık mikroskopları hücrelerimizi net bir şekilde görmemizi sağlar. Bununla birlikte, bu mikroskoplar, görünür ışığın dalga boyunun yarısından daha küçük bir şey gösteremedikleri için ışığın kendisi ile sınırlıdır ve virüsler bundan çok daha küçüktür.

Ancak virüslerin hücrelerimize verdiği zararı görmek için mikroskop kullanabiliriz. Buna ” sitopatik etki ” diyoruz ve enfekte olmuş hücreleri enfekte olmayanlarla karşılaştırmak, bir numunedeki virüslerin varlığını tespit etmemizi sağlar.

Işık mikroskobu kullanılarak SARS-CoV-2 (COVID-19’a neden olan virüs) üzerinde yapılan ön çalışma, virüsün enfekte olmuş hücreleri sinsitia (birden fazla çekirdekli büyük hücreler) oluşturmak için kaynaştırabildiğini ortaya çıkardı.

İmmünofloresan : Virüsleri görselleştirmenin dolaylı bir yolu, virüsleri belirli radyasyon türlerini emdiklerinde ışık yayan floresan moleküller ile etiketlemek için antikorları (vücudunuzun enfeksiyona yanıt olarak yaptığı gibi) kullanmaktır. Hatta birden fazla şeyi (virüs ve hücresel bileşenler gibi) farklı renklerle etiketleyebiliriz, böylece aynı anda birden fazlasını takip edebiliriz.

Ardından, virüslerin hücrelerimizin içinde nereye gittiğini ve hangi hücre yapılarıyla etkileşime girdiklerini görmek için etiketlerdeki floresan ışığı tespit edebiliriz. Bu, ilaçların virüs replikasyonunu nasıl etkilediği veya farklı virüs türlerinin nasıl farklı davrandığı gibi şeyleri araştırmamızı sağlar.

Süper çözünürlüklü mikroskopi : Floresan mikroskopideki son gelişmeler , hücrelerde oldukça ayrıntılı yapıları ortaya çıkaran net görüntüler üretmek için çok akıllı fiziği hesaplama yöntemleriyle birleştiren süper çözünürlüklü mikroskopinin geliştirilmesine yol açtı.

Viroloji için bu tekniğin kullanılması, enfekte bir hücrenin alanlarını daha doğru bir şekilde belirleyebilir. Örneğin, hücre virüslerinin tam olarak nerede bulunduğunu ve hücresel makine virüslerinin hangi belirli parçalarının çoğalmak için kullandığını gösterebilir.

Elektron mikroskobu : Şimdiye kadar bahsedilen tekniklerin hiçbiri virüs partiküllerini doğrudan görselleştiremedi. Nanometre ölçeğinde görüntüler üretebildiği için elektron mikroskobu devreye giriyor. Bunu, elektronları bir numuneye ateşleyerek ve bununla nasıl etkileşime girdiklerini görerek yapar. Bir bilgisayar daha sonra bir görüntü oluşturmak için bu bilgiyi yorumlar.

Bu, hücrelerdeki virüs enfeksiyonunun farklı aşamalarını görsel olarak araştırmamızı sağlar. Elektron mikroskobu, yukarıdaki resimde gösterildiği gibi tam virüs parçacıklarını görselleştirmek için de kullanılabilir. Bu görüntülerden, SARS-CoV-2’nin 3B EM oluşturma örneği gibi, farklı yönlerde alınan binlerce parçacığın görüntülerini hesaplamalı olarak birleştirerek tüm virüs parçacıklarının 3B yapılarını oluşturabiliriz.

SARS-CoV-2 için, virüsün hücrelerimizle etkileşime girmek ve onları enfekte etmek için dış “sivri uçlu” proteinini nasıl kullandığını belirlemek için elektron mikroskobu kullanılmıştır. Bu tür araştırmalar, virüsün hücrelerimize nasıl eriştiğini anlamada gerçekten yararlıdır, böylece onu engellemek için ilaçları nasıl kullanacağımızı bulabiliriz.

Virüs partiküllerinin dış yapısının değerlendirilmesi, hangi antikorların bir virüsü nötralize edebileceğini belirlemek için harika bir araçtır, bu da daha kesin ve etkili aşılar üretmeye yardımcı olabilir.

Kristalografi : Kristalografi , yapıları atom düzeyinde daha da ayrıntılı olarak görmemizi sağlar. Bunu yapmak için, çözelti içinde süspanse edilmiş gerçekten saf bir virüs örneğine (enkaz içermeyen) ihtiyacınız vardır. Süspansiyonun sıvısı buharlaşarak geri kalan katıların (virüs dahil) kristalleşmesine neden olur. Bunlar, daha sonra X ışınlarına maruz kalabilecek kristaller oluşturmak için tekdüze bir şekilde hizalanır.

Bir detektör, X-ışınlarının kristalize numuneden kırılma (veya “sıçrama”) şeklini kaydederek elektronların numune yapısında nerede olduğunu belirtir. Bu bilgi daha sonra numunenin atomik ölçekli bir 3D yapısını oluşturmak için kullanılabilir.

Elektron mikroskobunda olduğu gibi, SARS-CoV-2’nin başak proteini gibi virüslerin yapılarını belirlemek için kristalografi kullanılabilir. Bu yapıları, özellikle hücrelerimiz ve antikorlarımızla nasıl etkileşime girdiklerini anlamak, aşı ve ilaç tasarımını bilgilendirir.