Het grappige van het virus dat waterpokken veroorzaakt, is dat niemand zeker weet hoe het of veel van zijn herpesvirus-neven cellen binnendringen en infecteren. Het is een beetje een probleem:zonder die kennis, het was moeilijk om betere manieren te vinden om niet alleen waterpokken te behandelen en te voorkomen, maar andere ziekten veroorzaakt door nauw verwante virussen, zoals cytomegalovirus, Epstein-Barr-virus en gordelroos - een pijnlijke aandoening die verband houdt met waterpokken.

Nutsvoorzieningen, Virologen van Stanford werken samen met wetenschappers van de nieuwe Stanford-SLAC Cryo-Electron Microscopy-faciliteit om een ​​nieuwe kijk te nemen op hoe herpesvirussen cellen infecteren. Met steun van een Stanford Bio-X seed-subsidie, ze nemen enkele van de meest gedetailleerde foto's ooit van eiwitten op het oppervlak van het waterpokkenvirus, ook bekend als varicella-zoster-virus. Deze afbeeldingen kunnen binnenkort aanwijzingen geven over het blokkeren van herpesvirusinfecties, zei Stefan Oliver, een senior onderzoeker in het lab van Ann Arvin, de Lucile Salter Packard hoogleraar kindergeneeskunde en een hoogleraar microbiologie en immunologie.

"We gebruiken cryo-EM-technologie om letterlijk naar het grotere geheel te kijken, ' zei Olivier.

De sleutel tot de nieuwe beelden, Olivier zei, is een relatief nieuwe technologie genaamd cryogene elektronenmicroscopie, of cryo-EM. Vroeger, als onderzoekers wilden bestuderen hoe een virus eiwitten op het oppervlak gebruikt om cellen te infecteren, ze zouden eerst verkorte vormen van viruseiwitten produceren en deze kristalliseren. Door röntgenstralen van dat kristal te verstrooien, teams konden de structuur van het eiwit afleiden, die informatie zou kunnen opleveren over hoe het werkt.

Het probleem, Arvin zei, is dat de gekristalliseerde vorm niet noodzakelijk dezelfde vorm heeft als een eiwit zoals het bestaat op een virus of wanneer het wordt gemaakt in geïnfecteerde cellen. Bovendien, Röntgenkristallografie kan niet onthullen hoe de vormen van die eiwitten veranderen als ze zich een weg banen in cellen, omdat het het eiwit slechts in één toestand vangt.

Cryo-EM lost die problemen op, zei Arvin en Oliver's medewerker Wah Chiu, een professor in de fotonenwetenschap, van bio-engineering en van microbiologie en immunologie. Door virussen snel te bevriezen bij temperaturen van honderden graden onder nul, in wezen hun beweging stoppen terwijl hun structuur behouden blijft, onderzoekers kunnen met elektronenmicroscopen foto's maken van virussen en hun eiwitten. Het is een data-intensief proces - het cryo-EM-lab werkt nauw samen met het High Performance Research Computing Center van SLAC - maar het eindresultaat zijn afbeeldingen met details op atomair niveau, iets wat niet anders kan.

Tot dusver, Olivier, Arvin en Chiu zijn begonnen met het verzamelen van beelden van het varicella-zoster-virus en een eiwit dat helpt om het virus in de cellen te krijgen. glycoproteïne B, samen met een antilichaam tegen het eiwit. Die foto's onthulden waar het antilichaam aan het eiwit bindt, informatie die andere onderzoekers zou kunnen helpen bij het ontwerpen van moleculen om infectie te verstoren. De volgende stap, Chiu zei, is om foto's van het virus te maken naast echte cellen, waardoor het team het varicella-zoster-virus en zijn eiwitten in verschillende stadia van infectie zou kunnen zien.

Met die informatie in de hand, Arvin zei, "We hebben een veel beter idee van hoe we het infectieproces kunnen verstoren." Langs de lijn, die kennis zou kunnen leiden tot nieuwe manieren om waterpokken te voorkomen bij kinderen die het standaardvaccin niet kunnen krijgen en tot betere behandelingen voor gordelroos en de nawerkingen ervan. Het zou ook de weg kunnen banen voor een beter begrip van andere herpesvirusinfecties, zei Arvin.