¿Quiere hacer un virus? Es fácil: combine una molécula de ácido nucleico genómico, ya sea ADN o ARN, y un puñado de proteínas, batidos, y en una fracción de segundo tendrá un virus completamente formado.
Si bien eso puede sonar como el peor infomercial de la historia, en muchos casos, crear un virus realmente es así de simple. Los virus como la influenza se propagan de manera tan efectiva y, como resultado, pueden ser tan mortales para sus anfitriones, debido a su capacidad de auto espontáneamente-montar en grandes cantidades.
Si los investigadores pueden entender cómo se ensamblan los virus, pueden ser capaces de diseñar medicamentos que eviten que se formen virus en primer lugar. Desafortunadamente, cómo exactamente el autoensamblaje de virus ha sido un misterio durante mucho tiempo porque sucede muy rápido y con tan poca duración-escamas.
Ahora, hay un sistema para rastrear virus del tamaño de nanómetros en escalas de tiempo de menos de milisegundos. El método, desarrollado por investigadores de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas SEAS John A. Paulson de Harvard, es el primer paso para rastrearproteínas individuales y moléculas genómicas a altas velocidades a medida que se juntan para crear un virus.
La investigación fue dirigida por Vinothan Manoharan, Profesor de Ingeniería Química de la Familia Wagner y Profesor de Física, y se publicó recientemente en ACS Nano . El grupo de Manoharan trabajó en colaboración con investigadores de la Universidad de Leiden, MIT, el Instituto de Tecnología Fotónica de Leibniz, la Universidad de Jena y Heraeus Quarzglas, un fabricante de fibra óptica.
"Nuestro objetivo es comprender cómo los virus logran ensamblarse espontáneamente, de manera tan rápida y robusta", dijo Yoav Lahini, investigador asociado, ex becario de Pappalardo en el MIT y coprimer autor del estudio.
La identificación de etapas intermedias críticas en el proceso de ensamblaje podría ayudar a los investigadores a comprender cómo interferir con este proceso, dijo Lahini. Arrojar luz sobre la física del autoensamblaje también podría ayudar a los ingenieros a diseñar mejores nanomateriales sintéticos que se puedan unir espontáneamente.
Existen dos desafíos principales para rastrear el ensamblaje del virus: velocidad y tamaño. Si bien la microscopía fluorescente puede detectar proteínas individuales, el compuesto químico fluorescente que emite fotones lo hace a una velocidad demasiado lenta para capturar el proceso de ensamblaje. Es como tratar de observar elMecánica del ala del aleteo de un colibrí con cámara de stop-motion; captura partes del proceso pero faltan los cuadros cruciales.
Las partículas muy pequeñas, como las proteínas de la cápside, se pueden observar por la forma en que dispersan la luz. Esta técnica, conocida como dispersión elástica, emite un número ilimitado de fotones a la vez, resolviendo el problema de la velocidad. Sin embargo, los fotones también interactúan conpartículas de polvo, luz reflejada e imperfecciones en el camino óptico, todo lo cual oscurece las pequeñas partículas que se rastrean.
Para resolver estos problemas, el equipo decidió aprovechar la excelente calidad de las fibras ópticas, perfeccionadas durante años de investigación en la industria de las telecomunicaciones. Diseñaron una nueva fibra óptica con un canal de nanoescala, más pequeña que la longitud de onda de la luz, funcionandoa lo largo del interior de su núcleo de sílice. Este canal se llena con líquido que contiene nanopartículas, de modo que cuando la luz es guiada a través del núcleo de la fibra, se dispersa de las nanopartículas en el canal y se recoge con un microscopio sobre la fibra.
Los investigadores observaron el movimiento de virus que miden 26 nanómetros de diámetro a una velocidad de miles de mediciones por segundo.
"Estos son los virus más pequeños que se rastrean en escalas de tiempo inferiores a milisegundos, que son comparables a las escalas de tiempo para el autoensamblaje", dijo Rees Garmann, becario postdoctoral en el laboratorio Manoharan y coautor de la investigación.
El siguiente paso es rastrear no solo virus únicos sino proteínas virales únicas, que dispersan de 100 a 1,000 veces menos luz que un solo virus.
"Esta investigación es un paso adelante en la observación y medición del autoensamblaje de virus", dijo Manoharan. "La infección viral involucra muchas vías moleculares y celulares complejas, pero el autoensamblaje es un proceso que se encuentra en muchos virus diferentes.Esta tecnología simple, que es barata, fácil y escalable, podría proporcionar una forma nueva y rentable de estudiar y diagnosticar virus. Desde el punto de vista de la física fundamental, comprender el autoensamblaje de un sistema evolucionado naturalmente sería un hito importanteen el estudio de sistemas complejos "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences . Original escrito por Leah Burrows. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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