Influenza, SARS-CoV-2 e altri virus sono disponibili in un'ampia varietà di forme e dimensioni, e studiando queste forme, gli scienziati possono imparare come funzionano e come si possono sconfiggere le malattie virali.

Ora, un team di ricercatori Texas A&M AgriLife ha dimostrato un modo non invasivo per studiare i virus che è più rapido e più fine rispetto al metodo "gold standard". Lo studio è apparso di recente in Chimica analitica .

"La necessità di un'identificazione dei virus molto rapida e accurata è sempre stata importante in passato, e quest'anno è ancora più importante perché sappiamo che i virus cambiano; mutano, " ha detto Dmitry Kurouski, dottorato di ricerca, assistente professore presso il Texas A&M College of Agriculture and Life Sciences Dipartimento di Biochimica e Biofisica, che ha condotto lo studio. "Se qualcuno ha sintomi simil-influenzali, come possiamo distinguere rapidamente l'influenza dal COVID-19?"

Sondare il nano mondo

La maggior parte dei virus è troppo piccola per essere vista con un normale microscopio. Così, gli scienziati spesso studiano campioni di virus congelati in flash con microscopi elettronici. Questi strumenti utilizzano fasci di elettroni per sondare le intricate strutture molecolari dei virioni. Però, la preparazione dei campioni per la microscopia elettronica richiede tempo e lavoro.

Il team di Kurouski ha utilizzato una combinazione di due tecniche sofisticate che, in teoria, dovrebbe richiedere quasi nessuna preparazione del campione. Il laboratorio di Kurouski è unico nella sua capacità di utilizzare entrambi i metodi, la spettroscopia Raman potenziata con la punta e la microscopia a forza atomica, la spettroscopia a infrarossi. Tianyi Dou, uno studente laureato nel laboratorio di Kurouski, eseguito gli esperimenti.

In entrambi i metodi, i campioni vengono avvicinati con un ago di metallo estremamente affilato ricoperto d'oro. La spettroscopia Raman con punta avanzata rileva come un campione disperde la luce laser. Questa tecnica ha permesso al team di determinare la struttura complessiva e le qualità e la composizione della superficie del virus.

Utilizzando la microscopia a forza atomica-microscopia a infrarossi, il team è stato in grado di vedere come i campioni assorbono la luce infrarossa. Ciò ha permesso ai ricercatori di ottenere informazioni sulla struttura interna dei virioni.

Una storia di due virus

Combinando i due metodi, il team ha confrontato la superficie e la struttura complessiva del virus che causa l'herpes labiale, virus dell'herpes simplex di tipo 1, a quella di un virus che infetta i batteri, batteriofago MS2. I ricercatori sono stati in grado di distinguere i virioni dell'herpes e del batteriofago con una precisione del 100%.

Per di più, i risultati erano coerenti con quelli ottenuti con il metodo gold standard, microscopia crioelettronica. Junjie Zhang, dottorato di ricerca, ricercatore presso il Dipartimento di Biochimica e Biofisica, ha condotto gli esperimenti di microscopia elettronica.

Un minuscolo set Lego

Oltre alla necessità di preparare e congelare i campioni, il metodo gold standard ha un altro inconveniente, disse Kurouski. La microscopia crioelettronica prevede la media delle forme per costruire un modello tridimensionale di un virus rappresentativo. Però, questa media può nascondere la vera gamma di forme che può assumere un virus.

"I virus possono essere descritti in termini di puzzle Lego. Diverse strutture possono essere costruite dagli stessi blocchi di costruzione, " disse Kuruski.

E, la forma di un virus probabilmente gioca un ruolo importante nell'infezione, Egli ha detto, perché il primo passo verso l'infezione avviene sulla superficie del virus e della cellula ospite.

La nuova combinazione di metodi non fa la media delle forme ma esamina invece le singole particelle virali.

"Prima, non avevamo strumenti per studiare questa eterogeneità, " disse. "Ora, possiamo guardare ciò che accade realmente in natura."