Dostarczono nowy wgląd w rozprzestrzenianie się SARS-CoV-2 z komórki do komórki

Analiza morfologiczna wirusów umożliwia diagnozowanie wielu rodzajów chorób wirusowych i może pomóc w porównaniu nowych typów wirusów z wirusami znanymi wcześniej. Pomimo światowego kryzysu zdrowia publicznego spowodowanego pandemią SARS-CoV-2, forma i infrastruktura wirusa nie są w pełni zrozumiałe.

Stado: Rekonstrukcja 3D za pomocą tomografii elektronowej do zastosowania w analizie ultrastrukturalnej cząstek SARS-CoV-2. Źródło zdjęcia: Creative_Bird / Shutterstock

Ponieważ ten śmiertelny wirus rozprzestrzenia się na całym świecie i wpływa na miliony istnień ludzkich, konieczne jest lepsze zrozumienie morfologii i mikrostruktury SARS-CoV-2.

Mikroskopia elektronowa (EM), w szczególności transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM), jest potężnym narzędziem w dziedzinie biologii molekularnej. Patolodzy wykorzystują TEM do badania tkanek pacjentów z koronawirusem 2019 (COVID-19), ponieważ pozwala na wizualizację SARS-CoV-2, co ułatwia jego szybkie wykrycie w próbkach pobranych od tych pacjentów. Jednak „cząstki wirusopodobne” obecne w wielu narządach pacjentów z COVID-19 pozostały niezidentyfikowane, ponieważ większość patologów nie jest zaznajomiona z metodami analizy cząstek wirusowych i struktur subkomórkowych. Zastosowanie tych technik może znacznie poprawić informacje o strukturze i funkcji wirusa.

Osoby poszukujące pracy opublikowane w czasopiśmie medyczna morfologia molekularna Przeanalizowali trójwymiarową strukturę morfologiczną cząstek SARS-CoV-2 przy użyciu konwencjonalnej transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) i zrekonstruowali obrazy za pomocą tomografii elektronowej (ET). Następnie uzyskali nowe informacje o infrastrukturze i morfologii wirusa.

projekt badania

Naukowcy opublikowali izolaty SARS-CoV-2 JPN/TY/WK-521 w hodowlach komórkowych Vero E6/TMPRSS2. Komórki zakażone SARS-CoV-2 osadzono z tych hodowli komórkowych i utrwalono. Wykorzystali ultracienkie skrawki o długości 100 nm zawierające cząstki SARS-CoV-2 do analizy za pomocą konwencjonalnego TEM z ET. Wykorzystanie ET do badania trójwymiarowego kształtu wirusów umożliwia monitorowanie in situ zachowania wirusa w docelowych tkankach biologicznych lub zakażonych komórkach.

ustalenia morfologiczne

Na obrazach 3D uzyskanych za pomocą TEM i sekwencyjnych obrazów ET, cząstki wirusowe o średnicach od 100 do 120 nm były widoczne i wykazywały na tych obrazach rdzenie o wysokiej gęstości elektronowej. Cząsteczki te nazwano wirionami SARS-CoV-2, ponieważ znaleziono je tylko w zakażonych komórkach Vero E6/TMPRSS2, a nie w komórkach niezainfekowanych. Wirusy te obserwowano w wakuolach (duże okrągłe pęcherzyki) oraz na powierzchni błony komórkowej i wszystkie wydawały się mieć identyczne struktury morfologiczne. Ponadto obrazy pokazały pączkowanie nukleokapsydu do błon wakuoli zawierających białka strukturalne, które utworzyły okrągłe cząsteczki wirusa.

Wyniki pokazują, że morfologia cząstek SARS-CoV-2 w wakuolach zakażonych komórek jest taka sama jak cząstek wirusa na powierzchni komórki i obie są dojrzałymi cząstkami wirusa. Pączkowanie występuje tylko w wakuolach, a nie na powierzchni komórki, a niedojrzałe cząsteczki wirusa były obecne w wakuolach, a nie na zewnątrz błony komórkowej.

Podsumowując, wyniki te pomagają w zrozumieniu rozprzestrzeniania się SARS-CoV-2 z komórki do komórki w organizmie gospodarza. Rozpoczyna się fuzją wakuoli zawierających wiriony SARS-CoV-2 z błoną komórkową zakażonej komórki gospodarza, po której następuje uwolnienie dojrzałych cząstek wirusa poza komórkę w celu zakażenia innych komórek.

wniosek

Podsumowując, wyniki badań dostarczają nowych informacji na temat rozprzestrzeniania się między komórkami i przenoszenia SARS-CoV-2. Odkrycia te mogą pomóc w opracowaniu środków ochronnych przeciwko SARS-CoV-2, które blokowałyby uwalnianie wirusa z wakuoli w celu kontrolowania infekcji.

Naukowcy przedstawili szczegółową metodę ET, która w szczególności pomoże naukowcom zrozumieć ogólny cykl infekcji SARS-CoV-2 oraz mechanizm adhezji i infekcji wirusami SARS-CoV-2. I to wszystkim udowadnia Na miejscu Techniki TEM i ET to najlepsze sposoby na wizualizację wirusów obecnych w tkankach pacjentów zakażonych wirusem. Ta wizualizacja może pokazać, w jaki sposób SARS-CoV-2 replikuje się poza drogami oddechowymi.

Co więcej, dowody przedstawione w badaniu w postaci obrazów morfologicznych 3D potwierdzają wcześniejsze odkrycia pokazujące, że cząstki SARS-CoV-2 pączkujące w wakuolach komórki gospodarza są morfologicznie identyczne z tymi poza komórkami. Ponieważ obie cząsteczki są dojrzałymi cząsteczkami wirusowymi, są w stanie infekować inne komórki.

Niniejsze badanie jest pierwszym tego rodzaju doniesieniem na temat możliwości zastosowania obrazów 3D ET struktury morfologicznej cząstek SARS-CoV-2 do próbek osadzonych w plastiku. Te nowe informacje dają cenny wgląd w strukturę wirusa i wysoką gęstość elektroujemności nukleokapsydów w wirusach. Może to w przyszłości pomóc w ponownym zbadaniu kształtów próbek wirusa pobranych podczas pobierania próbek patologicznych.