Deset tisíckrát menší než lidský vlas. Unikátní snímky se snaží nový koronavirus demystifikovat

SARS-CoV-2 (zlatě) vystupuje z povrchu buňky vypěstované v laboratoři. Zachycený virus byl izolován od pacienta v USA. Zdroj: NIAID, Rocky Mountain Laboratories

Virům mnohdy přezdíváme neviditelná hrozba. Že tomu tak není, dokázala i u nového koronaviru doktorka Elizabeth Fischerová z Rocky Mountain Laboratories, která se dlouhodobě zabývá „fotografováním“ virů. Prostřednictvím elektronového mikroskopu odhaluje, jak se virus v buňce chová, čímž přispívá k jeho lepšímu poznání. SARS-CoV-2 přitom rozhodně není první velmi nebezpečný virus či bakterie, který na snímcích doktorka Fischerová zachycuje – čest už měla třeba s HIV, salmonelou nebo ebolou.

 

Už skoro tři desetiletí Elizabeth Fischerová a její tým z Rocky Mountain Laboratories, které jsou součástí Národního institutu pro alergie a infekční nemoci, vytváří snímky zachycující ty nejnebezpečnější patogeny. Právě Fischerová, šéfka oddělení elektronové mikroskopie, přitom pořídila obrázky viru SARS-CoV-2, které jste už mohli vidět na internetu nebo v televizi. Podařilo se jí také pořídit snímky smrtícího viru eboly nebo koronaviru způsobujícího onemocnění MERS, který se na lidi přenesl z velbloudů.

„Ráda dělám tyto obrázky, abych lidi přesvědčila, že jde o skutečnou entitu, a zkusila ji demystifikovat tak, že se stane hmatatelnější. Často slyším, jak tomu lidé říkají ,neviditelný nepřítel‘. Toto je pokus dát mu tvář,“ říká podle Kaser Health News Fischerová. Snímky z jejího mikroskopu přitom zachycují struktury deset tisíckrát menší než je šířka lidského vlasu.

Národní institut pro alergie a infekční nemoci disponuje řadou mikroskopických technik včetně kryoelektronové mikroskopie. Skenovací elektronová mikroskopie, díky níž byly pořízeny i zde zobrazené snímky nového koronaviru, přitom umožňuje vizualizovat částice včetně virů, které jsou příliš malé, aby je šlo vidět tradičním světelným mikroskopem. Elektronový mikroskop místo fotonů využívá proudu elektronů, který skenuje povrch vzorku. Ten nejprve musí být dehydrován, chemicky uchován a pak potažen tenkou vrstvou kovu. Jak se elektrony odrážejí od povrchu vzorku, odborníci, jako je Fischerová, dokážou zachytit přesnou topologii. Výsledkem je černobílý mikrograf, který následně pro lepší přehlednost může být kolorován.

Vědci používají elektronové mikroskopy, aby odhalili tajemný svět bakterií a virů, už od třicátých let minulého století. V uplynulých dvou desetiletích ale technologie prošly revolucí umožňující mnohem lepší rozlišení. Díky tomu se odborníci mohou podívat skoro na úroveň atomu. Zároveň se zdokonalily způsoby přípravy vzorků tak, aby bylo možno lépe se na ně podívat, a vznikly sofistikované softwarové programy, které snímky zostřily.

SARS-CoV-2 vystupuje z umírající buňky. Zdroj: NIH

Zde zachycený snímek podle Francise Collinse, ředitele Národních institutů zdraví, pod něž laboratoř Elisabetsh Fischerové spadá, oranžově a hnědě zobrazuje část povrchu buňky infikované virem SARS-CoV-2. Tato buňka přitom pochází z často studované epiteliální buňky z ledviny primáta. Malé modré kuličky na povrchu buňky jsou viry SARS-CoV-2. Obrázek zachycuje vylučování viru, kdy jsou virové částice vypuštěny z umírající buňky.

„Tento snímek nám umožňuje nahlédnout toho, jak ničivě efektivní se SARS-CoV-2 jeví při přebírání mechanizmu hostitelových buněk: jen jedna infikovaná buňka je schopna vypustit tisíce nových virových částic, které se pak mohou přenést na další buňky,“ vysvětluje Collins na svém blogu.

Zachytit takový snímek přitom vyžaduje, na rozdíl od fixních vzorků, mnoho pokusů a omylů. Abyste uviděli moment, kdy se viry začnou vynořovat z infikované buňky, musíte mít správné načasování. Výzkumníci proto vytvářejí za pomoci mikroskopů celou řadu obrázků a každým dnem tak zjišťují více o tom, jak SARS-CoV-2 vniká do buňky, pohybuje se uvnitř a pak z ní vychází, aby nakazil další buňky.

Fischerová a její tým pracují v laboratoři se stupněm biologického zabezpečení 4, tedy takové, která je vybavena pro práci s těmi nejnebezpečnějšími patogeny. Vedle nového koronaviru měli zdejší odborníci možnost zachytit například salmonelu, HIV nebo ebolu. Snímky přitom nejenže dávají představu o tom, jak viry vypadají, ale umožňují ve finále odhalit slabiny a pomoci s vývojem léků a vakcín.

Laboratoř přitom dostává vzorky z celého světa. Mnohdy vzorky pocházejí z lahviček, které byly zmrazeny a uchovávány desítky let, případně z takových, které byly vypěstovány v laboratoři. Někdy ovšem jde o materiál odebraný přímo od pacienta – letos na začátku února tak Fischerová dostala vzorek jednoho z prvních pacientů s covid-19 v USA. V roce 2014 jí zase laboratoř v Mali zaslala materiál odebraný dvouleté holčičce s ebolou. Když její matka na nemoc zemřela, vydala se babička pečující o dítě na pohřeb – a dívku vzala s sebou. Během obřadu, při kterém se koupe tělo, se obě nakazily a po návratu domů (veřejnou dopravou) zemřely.

„Ta buňka vypadala jako Afrika. Vidíte, jak tam virus roste, a to vás vede nejen k laboratorní práci, kterou děláme, ale také k tomu, že to má dopad na lidské zdraví,“ dodává Fischerová.

Snímky viru by podle šéfa Národních institutů zdraví měly být i inspirací. „Doufáme, že to povzbudí každého z nás, abychom udělali svůj díl práce v boji s virem, ať už to znamená ponořit se do výzkumu, pracovat na frontové linii nebo zůstat doma, abychom předešli přenosu a pomohli oploštit křivku,“ dodává Collins.

SARS-CoV-2 (oranžově) vystupuje z povrchu buněk (zelenohnědě) vypěstovaných v laboratoři. Zachycený virus byl izolován od pacienta v USA. Zdroj: NIAID, Rocky Mountain Laboratories

Více snímků naleznete zde.

-mk-