Voordat ziektekiemen zoals virussen je ziek kunnen maken, ze moeten eerst op een van je cellen landen - in Mars Rover-stijl - en dan hun weg naar binnen slaan.

Een team van fysisch chemici bij Duke bouwt een microscoop die zo krachtig is dat hij deze minuscule ziektekiemen tijdens een infectie kan detecteren.

Het team heeft een nieuwe 3D "viruscamera" gemaakt die kleine virale kiemen kan bespioneren terwijl ze in realtime rondscharrelen. In een video vastgelegd door de microscoop, je kunt zien hoe een lentivirus stuitert en kriebelt door een gebied dat iets breder is dan een mensenhaar.

Volgende, ze hopen deze techniek te ontwikkelen tot een multifunctionele "magische camera" waarmee ze niet alleen de dansende virussen kunnen zien, maar ook de veel grotere celmembranen die ze in stuitligging proberen.

"Wat we echt proberen te onderzoeken, zijn de allereerste contacten van het virus met het celoppervlak - hoe het receptoren noemt, en hoe het zijn envelop afwerpt, " zei groepsleider Kevin Welsher, assistent-professor scheikunde aan Duke. "We willen dat proces in realtime volgen, en om dat te doen, we moeten vanaf het eerste moment in staat zijn om het virus aan te pakken."

Dit is niet de eerste microscoop die realtime kan volgen, 3D-bewegingen van individuele deeltjes. In feite, als postdoctoraal onderzoeker aan Princeton, Welsher bouwde een eerder model en gebruikte het om een ​​heldere fluorescerende kraal te volgen die vast komt te zitten in het membraan van een cel.

Maar de nieuwe viruscamera, gebouwd door hertog postdoc Shangguo Hou, kan deeltjes volgen die sneller bewegen en zwakker zijn in vergelijking met eerdere microscopen. "We probeerden een snelheidslimiet te overschrijden, en we probeerden dit te doen met zo min mogelijk verzamelde fotonen, ' zei Welser.

Het vermogen om dimmerdeeltjes te spotten is vooral belangrijk bij het volgen van virussen, zei Welsher. Deze kleine bundels eiwitten en DNA geven van nature geen licht af, om ze onder een microscoop te zien, onderzoekers moeten er eerst iets fluorescerends op plakken. Maar veel heldere fluorescerende deeltjes, zoals kwantumdots, zijn behoorlijk groot in vergelijking met de grootte van de meeste virussen. Als je er een vastmaakt, is het net alsof je een honkbal op een basketbal plakt - de kans is groot dat dit invloed heeft op hoe het virus beweegt en reageert op cellen.

De nieuwe microscoop kan het zwakkere licht detecteren dat wordt afgegeven door veel kleinere fluorescerende eiwitten - die, als het virus een basketbal is, zijn ongeveer zo groot als een erwt. Fluorescerende eiwitten kunnen ook in het virale genoom worden ingebracht, waardoor ze in het virus kunnen worden opgenomen terwijl het wordt geassembleerd.

"Dat was de grote stap voor ons, "Welser zei, "We hoefden geen kwantumstip te gebruiken, we hadden geen kunstmatige fluorescerende kraal nodig. Zolang het fluorescerende eiwit ergens in het virus zat, we konden het zien." Om hun virale video te maken, Het team van Welsher schakelde Duke's Viral Vector Core in om een ​​geel fluorescerend eiwit in hun lentivirus in te voegen.

Nu de virusopsporingsmicroscoop in gebruik is, het team is bezig met het bouwen van een laserscanmicroscoop die ook celoppervlakken in de buurt in kaart kan brengen. "Dus als we weten waar het deeltje is, we kunnen er ook een afbeelding omheen maken en reconstrueren waar het deeltje naartoe gaat, " zei Welsher. "We hopen dit aan te passen aan het in realtime vastleggen van virale infecties."