Para cuando sean dos la mayoría de los niños han tenido el virus respiratorio sincitial (VSR) y han sufrido síntomas que no son peores que un fuerte resfriado. Pero para algunos niños, especialmente los bebés prematuros y aquellos con problemas de salud subyacentes, El VSR puede provocar neumonía y bronquitis, que pueden requerir hospitalización y tener consecuencias a largo plazo.

Una nueva técnica para estudiar la estructura del virión del RSV y la actividad del RSV en las células vivas podría ayudar a los investigadores a descubrir los secretos del virus. incluyendo cómo ingresa a las células, cómo se replica, cuántos genomas inserta en sus huéspedes y quizás por qué ciertas células pulmonares escapan de la infección relativamente ilesas. Eso podría proporcionar a los científicos la información que necesitan para desarrollar nuevos medicamentos antivirales y tal vez incluso una vacuna para prevenir infecciones graves por VSR.

"Queremos desarrollar herramientas que nos permitan conocer cómo funciona realmente el virus, "dijo Philip Santangelo, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Biomédica Wallace H. Coulter en Georgia Tech y Emory University. "Realmente necesitamos poder seguir la infección en una sola célula viva sin afectar la forma en que el virus infecta a sus huéspedes". y esta tecnología debería permitirnos hacer eso ".

La investigación fue apoyada por el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales de los Institutos Nacionales de Salud y publicada en línea antes de la impresión en la revista. ACS Nano el 30 de diciembre 2013. Si bien RSV será el primer objetivo del trabajo, los investigadores creen que la técnica de imágenes que desarrollaron podría usarse para estudiar otros virus de ARN, incluidos la influenza y el ébola.

"Hemos demostrado que podemos etiquetar el genoma con nuestras sondas, "explicó Santangelo." Lo que hemos aprendido de esto es que el genoma se incorpora al virión, y que las partículas de virus creadas son infecciosas. Pudimos caracterizar algunos aspectos de la propia partícula del virus en superresolución, hasta 20 nanómetros, utilizando imágenes de microscopía de reconstrucción óptica estocástica directa (dSTORM) ".

El VSR puede ser difícil de estudiar. Por una cosa, la partícula infecciosa puede tomar diferentes formas, que van desde filamentos de 10 micrones hasta esferas ordinarias. El virus puede insertar más de un genoma en las células huésped y la orientación y la estructura del ARN están desordenadas. lo que dificulta su caracterización.

El equipo de investigación que incluía a científicos de la Universidad de Vanderbilt y la Universidad de Emory, utilizó una tecnología de sonda que se adhiere rápidamente al ARN dentro de las células. La sonda usa múltiples fluoróforos para indicar la presencia del ARN viral, permitiendo a los investigadores ver a dónde va en las células huésped y observar cómo las partículas infecciosas abandonan las células para propagar la infección.

"Poder ver el genoma y el ARN de la progenie que proviene del genoma con las sondas que usamos realmente nos da mucha más información sobre el ciclo de replicación, "Dijo Santangelo." Esto nos da mucha más información sobre lo que realmente está haciendo el virus. Si podemos visualizar la entrada, ensamblaje y replicación del virus, eso nos permitiría decidir qué hacer para combatir el virus ".

La investigación dependió de un nuevo método para etiquetar virus de ARN utilizando sondas de imágenes de ARN tetravalente marcadas de forma múltiple (MTRIPS). Las sondas consisten en una combinación quimérica de oligonucleótidos de ADN y ARN marcados internamente con fluoróforos tetravelentemente acomplejados con neutravidina. La combinación quimérica se utilizó para ayudar a las sondas a evadir las defensas celulares.

"Hay muchos sensores en la célula que buscan ARN extraño y ADN extraño, pero a la celda, esta sonda no se parece a nada, "Explicó Santangelo." La célula no ve el ácido nucleico como extraño ".

Introducido en las células, las sondas se difunden rápidamente a través de una célula infectada con RSV y se unen al ARN del virus. Aunque atado con fuerza, la sonda no afecta las actividades normales del virus y permite a los investigadores seguir la actividad durante días utilizando técnicas de microscopía estándar. El MTRIPS se puede utilizar para complementar otra tecnología de sonda, como GFP y nanopartículas de oro.

El trabajo realizado por el estudiante graduado Eric Alonas para concentrar el virus fue esencial para el proyecto. Dijo Santangelo. La concentración debía realizarse sin afectar negativamente a la infectividad del virus, lo que habría afectado su capacidad para ingresar a las células huésped.

"Se necesitó bastante trabajo para conseguir las técnicas adecuadas para concentrar el RSV, ", dijo." Ahora podemos producir muchos virus infecciosos que se etiquetan y se pueden almacenar para que podamos usarlos cuando queramos ".

Para estudiar el progreso de la infección en células individuales, los investigadores enfrentaron otro desafío:las células vivas se mueven, y seguirlos complica la investigación. Para abordar ese movimiento, el laboratorio de Thomas Barker, también en el Departamento de Coulter, utilizó fibronectina con micropatrones sobre vidrio para crear "islas" de 50 micrones que contenían las células durante el estudio.

Entre los misterios que a los investigadores les gustaría abordar está por qué ciertas células pulmonares están gravemente infectadas, mientras que otras parecen escapar de los efectos nocivos.

"Si miras un campo de celdas, ves grandes diferencias de una celda a otra, y eso es algo que no se entiende para nada, "Dijo Santangelo." Si podemos averiguar por qué algunas células están explotando con virus y otras no, tal vez podamos encontrar una manera de ayudar a que los malos se parezcan más a los buenos ".

Además de los ya mencionados, el equipo de investigación incluyó a James Crowe, profesor de pediatría en la Universidad de Vanderbilt; Elizabeth Wright, profesor asistente de la Facultad de Medicina de la Universidad de Emory; Daryll Vanover, Jeenah Jung, Chiara Zurla, Jonathan Kirschman, Vincent Fiore, y Alison Douglas del Departamento de Ingeniería Biomédica Wallace H. Coulter en Georgia Tech y Emory University; Aaron Lifland y Manasa Gudheti de Vutara Inc. en Salt Lake City, y Hong Yi de la Facultad de Medicina de la Universidad de Emory.

Uno de los desafíos de estudiar el VSR es mantener su actividad en el laboratorio, un problema que los padres de niños pequeños no comparten.

"Cuando maneja este virus en el laboratorio, siempre hay que tener cuidado de que no pierda infectividad, "Apuntó Santangelo." Pero si tomas una habitación llena de niños que no han sido infectados y dejas entrar a un niño infectado, 15 minutos después, todos los niños estarán infectados ".