Hogyan lehet elkapni az influenzát (a lencse alatt)

Hogyan lehet elkapni az influenzát (a lencse alatt)

Ez a történet a Flu Near You-val való együttműködésünk része, hogy nyomon követhessük az influenzát a 2018–2019-es influenzaszezonban. Szeretnél segíteni? Regisztráljon a címen Influenza a közelben , és küldje el az „influenza” szót a 917-242-4070 számra, hogy heti emlékeztetőket és tippeket kapjon.


Digitálisan színezett, negatívra festett transzmissziós elektronmikroszkópos kép az 1918-as influenzavírusok újraalkotásáról. Hitel: Cynthia Goldsmith/CDC/Public Domain

Amikor Cynthia Goldsmith meghallja az „influenza” szót, azonnal nem a szipogó orr vagy a lázas homlok kép jut eszébe. Focilabda alakú tűpárnára gondol, vastag borítékkal, apró, vékony rudakkal. Látja a vírus alakját.



„Nem magára a betegségre gondolok, hanem arra, hogyan néz ki” – mondja Goldsmith. 'Ha egyszer elképzelem, akkor sajnálom azt az embert, aki influenzás beteg.'

Ugyanez vonatkozik minden olyan vírusra, amelyet Goldsmith elektronmikroszkópjának lencséje alatt leképez az Egyesült Államok Betegségellenőrzési és Megelőzési Központjában (CDC), Atlantában, Georgia államban – a világ legapróbb, leghalálosabb ágenseinek képét rögzítve.

Amióta 1983 októberében elkezdett dolgozni a CDC-nél elektronmikroszkóposként, Goldsmith számos fertőző vírussal találkozott. Megvizsgálta az Ebola vírus halálos kimenetelű törzseit az 1995-ös járvány idején, 2003-ban elsőként azonosította, hogy a koronavírus az a vírus, amely súlyos akut légúti szindrómát (SARS) okoz, 1984-ben felügyelte a HIV első pásztázó elektronmikroszkópos képét, és rögzítette. 35 egyed orthomyxovírus mintája, amely influenzát okoz.Valószínűleg láttad Goldsmith munkáját. Vírusképeit magazinok, tankönyvek, hírportálok címlapján, sőt a Science Friday-n is bemutatták. tovább többszörös alkalmak .

„Sok halálos vírust volt szerencsém megvizsgálni [elektronmikroszkóppal]” – mondja Goldsmith, aki a CDC-nél 35 éves pályafutása során „egyenként tanulta meg a vírusokat”.

Cynthia Goldsmith (jobbra) és Dr. Roosecelis Martines (balra) elektronmikroszkóp segítségével vizsgálja meg a himlőt okozó kórokozó, a variola vírussal fertőzött sejttenyészetet. hitel: CDC

A CDC fertőző betegségek patológiai részlegénél patológusokkal, molekuláris biológusokkal és kutatókkal dolgozik együtt. Olyan eszközökkel, mint a laboratóriumi mikrohullámú sütő, a minták gyantába ágyazását segítő sütő és egy 120 kilovoltos transzmissziós elektronmikroszkóp, különféle fekete-fehér nézeteket készíthet a vírusokról.

Ezeknek a képeknek a rendelkezésre bocsátása segít a kutatóknak abban, hogy vizualizálják azokat a példányokat, amelyekkel minden nap dolgoznak, de szabad szemmel nem láthatók.

„Nyilvánvalóan nem látjuk őket” – mondja Terrence Tumpey mikrobiológus, a CDC influenza osztályának immunológiai és patogenezis részlegének vezetője, aki Goldsmith-tel dolgozott együtt. „Speciális felszerelésre van szüksége, amelynek használatára Cynthiát kiképezték, és nagyon jól tudja használni. Nem rendelkezünk ilyen típusú felszereléssel. Csak más tesztekre kell hagyatkoznunk, hogy megtudjuk, van vírusunk.”

Tumpey azonban elismeri, hogy személyes érdeke is van a képek megtekintéséhez.

„Mindig nagyszerű vizuálisan látni ezeket a vírusokat” – mondja. 'Azt hiszem, mindenki élvezi, ha lát valamit, különösen akkor, ha először.'

'Azt hiszem, a herpeszvírus [az itt látható képen] egy nagyon szép vírus' - mondja Goldsmith. 'Van benne a központi nukleokapszid, ami a fehérje és a genetikai anyag, majd néhányuknak van egy fehérjerétege, majd a külső oldalon van a burok, amelyen a tüskék vannak, szóval szerintem ez egy szép vírus.' Hitel: Cynthia Goldsmith és Jodi Black/CDC/Public Domain 2005 nyarán Tumpey és egy kutatócsoport kapott lehetőséget arra, hogy először lássák az egyik kórokozót – a vírust, amely 1918-as spanyolnátha-járvány . A virulens influenzatörzs elérte Brevig Mission kis alaszkai városát, és a 80 lakosból 72-t megölt. 1997-ben Johan Hultin patológus engedélyt kapott, hogy megszerezze az áldozat tüdőszövetének egy darabját, amelyet évtizedekig megőriztek a permafrost alatt, hogy megpróbálják izolálni az 1918-as influenzavírust. Évekkel később Tumpey, Jeffrey Taubenberger virológus és kutatócsoport tanulmányozhatta a szövetmintát, hogy jobban megértsék azokat a géneket és fehérjéket, amelyek hozzájárultak annak magas virulenciájához.

A csapat rekonstruálta az 1918-as vírust – a teljes genom apránkénti és gondos szekvenálása – más kutatócsoportok vezetésével jobb vírusellenes szerek kifejlesztésére.

Amikor befejezték a genomot, Goldsmith megnézte az izolátumot, és képeket készített a transzmissziós elektronmikroszkóppal. Míg az influenzavírus különböző formájú és méretű lehet, az 1918-as influenzavírus alakja hasonló volt a Az orthomyxovírus leggyakoribb megjelenése : „gömb-ovális alakú részecskék, a részecskék felületéből kiemelkedő tüskékkel” – írja le Goldsmith.

'Nem magára a betegségre gondolok, hanem arra, hogyan néz ki.'

„Nem láttam más képeket, amelyeken emberek [elektronmikroszkópos] vizsgálatot végeztek volna a víruson” – mondja Tumpey. A Goldsmith által a tanulmányhoz készített képsorozat nemcsak az első, hanem az egyetlen elektronmikroszkópos vizualizáció is lehet az 1918-as influenzáról, mondja.

Az a képsor, amelyet Goldsmith az 1918-as influenzavírusról készített, és amelyek mind nyilvánosak, azóta széles körben szerepelnek a médiában, a tankönyvekben és más kiadványokban – „csaknem minden újság, amit láttam, az első borítón volt októberben. 2005-ből” – mondja Tumpey.

„Ez valami más, csak azt látni, hogyan hatnak ezek a vírusok a sejtben” – mondja Tumpey. 'Néhányan látható, hogy csak most kezdenek kialakulni, míg mások sokkal nyilvánvalóbbak, hogy érettek, és a sejt felszínéről bimbózik.'

Ezen az ultravékony példányon az 1918-as influenzavírus vastag burka látható. A felszínen lévő kis rudak hemagglutinin vagy neuraminidáz fehérjékből állnak, amelyek szerepet játszanak a vírus átvitelében. Hitel: Cynthia Goldsmith/CDC/Public Domain Az egyik negatív festésű transzmissziós elektronmikroszkópos kép, amelyet Goldsmith készített az 1918-as influenzavírusokról Tumpey és csapata 2005-ös tanulmánya számára. Cynthia Goldsmith/CDC/Public Domain

A különböző minta-előkészítési technikák különböző információkat szolgáltathatnak a vírus természetéről, magyarázza Goldsmith. Például a negatív festés egy gyors módszer, amely segít a Goldsmith-nek gyorsan felkészíteni az egyes növekvő vírusokat egy köteg laboratóriumban tenyésztett sejtből a képalkotáshoz. A vékony metszet viszont nemcsak keresztmetszeti nézeteket ad a részecskék belsejében, hanem utalásokat is ad arra vonatkozóan, hogy a vírus hol szaporodik a sejtben – a vírus elhelyezkedése pedig sokat elárul a vírus természetéről és típusáról. .

Az enterovírusok, a vírusok egy csoportja, amelyekről ismert, hogy gyermekbénulást, valamint kéz-, láb- és körömfájást okoznak, gyakran felhalmozódnak a citoplazmában, magyarázza Goldsmith, míg az orrot, az orrmelléküregeket és a felső torkot fertőző koronavírusok a Golgi-komplexumot támadják meg. „Az influenzavírusok a felszínen rügyeznek, és a retrovírusok is. A legtöbb DNS-vírus a sejtmagban szaporodik” – mondja.

Ha vírusokat talál a sejt különböző területein, jobban tudja azonosítani őket. Goldsmith elektronmikroszkópos képei a vírusokat egészen a családig diagnosztizálhatják, segít a kutatóknak azonosítani a herpeszvírust, himlővírust, ortomixovírust és így tovább.

A 2009-es világjárvány H1N1 vírusának vékony metszetével készített, erősen nagyított, digitálisan színezett transzmissziós elektronmikroszkópos kép. Hitel: Cynthia Goldsmith/CDC/Public Domain

„A patológusok adnak nekem egy mintát, valamit, ahol váratlan leletet kaptak, és én megerősíthetem, hogy ez az, amiről van szó” – mondja. „A beküldő beküldhet egy vírust, és egy bizonyos kórokozó vizsgálatát kérheti, de kiderül, hogy az egy másik kórokozó, ha a patológusok megvizsgálják, és elvégzik az összes különböző vizsgálatot.”

A betegség megfelelő kórokozójának azonosítása kritikus lehet, különösen a járványok idején. 2003-ban Kínát a súlyos akut légúti szindróma (SARS) járványa sújtotta, amely a tüdőgyulladás egy súlyos formája, amely légzési nehézséget és néha halált is okozhat. A légúti vírus több mint kéttucatnyi országban terjedt el szerte a világon. Laboratóriumok szerte a világon tanulmányozták a vírust, és negatív festéssel vizsgálták. De a negatív folt miatt a vírusok megkülönböztethetetlen gömböknek tűntek, amelyeknek hiányoztak a részletek a felületükről, magyarázza Goldsmith.

Amikor Goldsmith megkapta a CDC tudósai által tenyésztett sejttenyészeteket, úgy döntött, hogy inkább vékony metszettel vizsgálja meg.

„Amikor ránéztem, nyilvánvalóan koronavírus volt, ahogyan a sejtben nőtt” – mondta. A vékony metszetnél láthatta, hogy a vírus a Golgi-komplexumhoz bimbózik, amiből arra következtetett, hogy ez egy új típusú koronavírus .

A vékony metszetű transzmissziós elektronmikroszkópos kép számos súlyos akut légúti vírus (SARS) viriont mutatott ki, amelyeket fekete nyilak jelöltek. Goldsmith képei kritikus szerepet játszottak annak azonosításában, hogy a Coronaviridae család tagjai. A koronavírus nevét az egyes vírusok körül elektronmikroszkópos vizsgálat során látható „koronáról” vagy glóriáról kapta. Hitel: Cynthia Goldsmith és T.G. Ksiazek/CDC/Public Domain

Egyszer Goldsmithnek volt azonosított A vírust koronavírusként kezelték, a CDC-ben más teszteket is végeztek – immunhisztokémiát, PCR-teszt –, amelyek igazolták megfigyelését. Három napon belül a központ megvizsgált egy másik betegtől származó külön izolátumot, amely segített megerősíteni, hogy a vírus okozta a járványt, mondja.

„Az volt a kezdeti dolog, hogy koronavírusról van szó, ami hasznos volt a tudósoknak, hogy pontosan meghatározhassák, melyik tesztet kell használni” – mondja Goldsmith.

Az ebola vírus kifejezetten hosszúkás alakkal rendelkezik. népszerű elektronmikroszkópos kép Frederick Murphey által felvett hosszú pásztorbíróhoz hasonlított. Goldsmith „egy másikat tudott felvenni, amely úgy néz ki, mint egy hosszú, vékony fonalas részecske”, amely a 2014-es ebolajárvány idején széles körben szerepelt a kiadványokban. Hitel: Cynthia Goldsmith/CDC/Public Domain

Bár technikai folyamatról van szó, a képek lenyűgözőek – és Goldsmith szerint művésziek.

„A kezeim egyáltalán nem művésziek” – mondja. – De ez művészet.

Goldsmith később digitálisan színezheti a képeket, hogy segítsen kiemelni a vírust a sejttörmelékből. De úgy találja, hogy az eredeti fekete-fehér képek – amelyek egyenesen a tárgykörből származnak – lebilincselőbbek.

'Gyönyörűek lehetnek, bár a betegség pusztító is lehet' - mondja Goldsmith. – De szépek tudnak lenni.

*Szerkesztői megjegyzés 2019.03.27.: A történet korábbi verziója tévesen állította, hogy a SARS koronavírus tüskéi láthatók a vékony metszetű képen. Javítva, sajnáljuk a hibát.