«Традиционно вирусы и противовирусные препараты изучаются путем заражения популяции клеток популяцией вирусов», — сказал Крейг Кэмерон, профессор и заведующий кафедрой биохимии и молекулярной биологии Университета штата Пенсильвания Эберли и автор статьи. «И клетки, и вирусы несколько различаются индивидуально, поэтому результаты, которые мы получаем, являются средними для всей популяции. Средние значения хороши, если интересует только эффективность лекарства, но исследования на уровне отдельных клеток могут сказать вам, есть ли определенные члены население более восприимчиво к лечению, и когда в течение жизненного цикла вируса лечение действует ».
Чтобы изучить динамику вирусной инфекции на отдельных клетках, исследователи использовали модифицированную версию полиовируса, который продуцирует зеленый флуоресцентный белок. По мере того как вирус реплицируется в клетке, вырабатывается все больше и больше зеленого флуоресцентного белка, за которым исследователи могут следить. Чтобы изучить достаточно отдельных клеток, чтобы получить надежные, статистически значимые результаты, исследователи создали микрожидкостное устройство, которое позволяет им контролировать до 6400 клеток одновременно.«Мы обрабатывали клетки, инфицированные полиовирусом, 2′-C-метиладенозином, ингибитором вирусной полимеразы, который не дает вирусу реплицировать свой геном — необходимый шаг для того, чтобы вирус производил больше вирусов», — сказал Джейми Дж.
Арнольд, сотрудник исследования. профессор Пенсильванского университета и еще один автор статьи. «Этот препарат помог проложить путь к разработке софосбувира, противовирусного препарата, который входит в коктейль лекарств, который используется для лечения гепатита С. Как и ожидалось в предыдущих исследованиях, препарат устранил около 50% инфекций, но мы были удивлены, увидев, что препарат наиболее эффективен против вирусов, которые быстро растут, чего мы никогда не увидели бы, если бы не рассматривали клетки по отдельности ».Исследователи также проследили временной ход и динамику вирусных инфекций в отдельных клетках.
Они изучали время начала репликации вируса, скорость репликации и максимальный уровень роста вируса. Изучая клетки по отдельности, исследователи смогли показать, на какие из этих факторов могут повлиять небольшие различия между клетками, а на какие — из-за вариаций вирусов.«Некоторые аспекты динамики инфекции, кажется, больше контролируются вариациями, которые существуют между отдельными клетками, но другие аспекты связаны с генетическими вариациями внутри вирусной популяции», — сказал Кэмерон. «С помощью нашего нового инструмента мы можем начать определять конкретные факторы, которые различаются между клетками или между вирусами, которые ответственны за разные результаты.
Понимание этих механизмов позволит нам быть более умными при разработке новых противовирусных препаратов».