Se la chiave per vincere le battaglie è conoscere sia il tuo nemico che te stesso, quindi gli scienziati sono ora sulla buona strada per diventare i Sun Tzu della medicina facendo un passo da gigante verso un vantaggio inestimabile:la capacità di vedere i soldati in azione sul campo di battaglia.

Gli investigatori del Virginia Tech Carilion Research Institute hanno inventato un modo per visualizzare direttamente le strutture biologiche al loro livello più fondamentale e nei loro habitat naturali. La tecnica è un importante progresso verso l'obiettivo finale di visualizzare i processi biologici in azione a livello atomico.

"È un po' come la differenza tra vedere Han Solo congelato nella carbonite e guardarlo andare in giro facendo esplodere assaltatori, " ha detto Deborah Kelly, un assistente professore presso il VTC Research Institute e autore principale del documento che descrive il primo test di successo della nuova tecnica. "Vedendo i virus, Per esempio, in azione nel loro ambiente naturale è inestimabile."

La tecnica consiste nel prendere due microchip di nitruro di silicio con finestre incise al centro e premerli insieme fino a quando rimane solo uno spazio di 150 nanometri tra di loro. I ricercatori hanno quindi riempito questa tasca con un liquido simile all'ambiente naturale della struttura biologica da riprendere, creando una camera microfluidica.

Quindi, perché le strutture fluttuanti producono immagini con scarsa risoluzione, i ricercatori rivestono la superficie interna del microchip con uno strato di legami biologici naturali, come anticorpi, che afferrano naturalmente un virus e lo tengono in posizione.

In un recente studio in Laboratorio su un chip , Kelly si unì a Sarah McDonald, anche un assistente professore presso il VTC Research Institute, per dimostrare che la tecnica funziona.

McDonald ha fornito un campione puro di particelle a doppio strato di rotavirus per lo studio.

"Ciò che manca nel campo della biologia strutturale in questo momento è la dinamica:come le cose si muovono nel tempo, " ha detto McDonald. "Debbie sta sviluppando tecnologie per colmare questo divario, perché questa è chiaramente la prossima grande svolta di cui la biologia strutturale ha bisogno".

Il rotavirus è la causa più comune di diarrea grave tra neonati e bambini. All'età di 5 anni, quasi tutti i bambini del mondo sono stati infettati almeno una volta. E sebbene la malattia tenda ad essere facilmente gestita nel mondo sviluppato, nei paesi in via di sviluppo il rotavirus uccide più di 450 persone, 000 bambini all'anno.

Nella seconda fase del ciclo di vita del patogeno, il rotavirus perde il suo strato esterno, che gli permette di entrare in una cella, e diventa quella che viene chiamata una particella a doppio strato. Una volta che il suo secondo strato è esposto, il virus è pronto per iniziare a utilizzare l'infrastruttura della cellula per produrre più virus. È stata la struttura virale in questa fase che i ricercatori hanno immaginato nel nuovo studio.

Kelly e McDonald hanno rivestito la finestra interna del microchip con anticorpi contro il virus. Gli anticorpi, a sua volta, agganciato ai rotavirus che sono stati iniettati nella camera microfluidica e li ha tenuti in posizione. I ricercatori hanno quindi utilizzato un microscopio elettronico a trasmissione per visualizzare il vetrino preparato.

La tecnica ha funzionato perfettamente.

L'esperimento ha fornito risultati simili a quelli ottenuti utilizzando i metodi di congelamento tradizionali per preparare il rotavirus per la microscopia elettronica, dimostrando che la nuova tecnica può fornire risultati accurati.

"È la prima volta che gli scienziati hanno ripreso qualcosa su questa scala in un liquido, " ha detto Kelly.

Il prossimo passo è continuare a sviluppare la tecnica con un occhio all'imaging di strutture biologiche dinamicamente in azione.

Nello specifico, McDonald sta cercando di capire come si assembla il rotavirus, per meglio conoscere e sviluppare strumenti per combattere questo particolare nemico della salute dei bambini.

I ricercatori hanno affermato che la loro collaborazione in corso è un esempio del lavoro interdisciplinare che sta diventando un segno distintivo del VTC Research Institute.

"È una collaborazione ideale perché Sarah fornisce un sistema modello fenomenale grazie al quale possiamo sviluppare nuove tecnologie per far progredire il campo della biologia microstrutturale, " ha detto Kelly.

"È molto vantaggioso per tutti, " ha aggiunto McDonald. "Mentre il virus è un ottimo strumento per Debbie per sviluppare le sue tecniche, la sua tecnologia è fondamentale per permettermi di capire come questo virus mortale si assembla e cambia dinamicamente nel tempo".