Investigadores da Universidade de Princeton conseguiram fazer um vídeo em 3D de uma partícula semelhante a um vírus a tentar invadir e infectar uma célula.
A técnica de imagem que desenvolveram pode ajudar os cientistas a aprender mais sobre o modo de administrar medicamentos através de nanopartículas — que são aproximadamente do tamanho dos vírus — assim como o modo de prevenir a ocorrência de infecções virais.
"O desafio na representação destes eventos é que tanto os vírus como as nanopartículas são pequenos e rápidos enquanto as células são relativamente grandes e quase imóveis", disse Kevin Welsher, um investigador pós-doutorado do Departamento de Química da Universidade de Princeton. "Isso torna muito difícil capturar estas interacções [entre vírus e células]."
O problema pode ser comparado com a filmagem de um colibri a voar num jardim. Se focarmos a câmara no colibri, o fundo fica desfocado. Focando no fundo, é o pássaro que vai ficar desfocado.
Os investigadores resolveram o problema usando duas câmaras, uma que focou o vírus artificial e o seguiu fielmente, e outra que filmou a célula e o meio ambiente. Depois juntaram as duas imagens, obtendo um nível de resolução sem precedentes no movimento de partículas nanométricas (um nanómetro é um milionésimo de milímetro e aproximadamente 1000 vezes menor que a espessura de um cabelo humano).
Até agora para ver partículas desta dimensão com uma resolução semelhante era preciso usar uma técnica chamada microscopia electrónica que requer a morte da célula.
"O que Kevin fez de realmente diferente, foi capturar uma imagem tridimensional de uma partícula do tamanho de um vírus a atacar uma célula viva enquanto que, em microscopia electrónica, a imagem é bidimensional e as células estão mortas", explicou Haw Yang, professor associado de Química e orientador de Welsher. "Isto dá-nos um nível de compreensão completamente novo".
'Beijo e corrida' na superfície da célula
Este filme 3D mostra imagens reais de um vírus artificial (ponto vermelho) a aproximar-se de uma célula (verde com núcleo castanho). A cor da partícula representa a sua velocidade, com o vermelho a indicar movimento rápido e o azul a indicar que a partícula está a mover-se mais lentamente.
Vê-se o vírus artificial a percorrer rapidamente uma trajectória errática até que aterra na superfície da célula e parece procurar um ponto de entrada, depois descola novamente (noutros casos desliza para o interior da célula).
Este filme 3D mostra imagens reais de um vírus artificial (ponto vermelho) a aproximar-se de uma célula (verde com núcleo castanho). A cor da partícula representa a sua velocidade, com o vermelho a indicar movimento rápido e o azul a indicar que a partícula está a mover-se mais lentamente.
Vê-se o vírus artificial a percorrer rapidamente uma trajectória errática até que aterra na superfície da célula e parece procurar um ponto de entrada, depois descola novamente (noutros casos desliza para o interior da célula).
Além de observarem as tropelias do vírus artificial, os investigadores podem usar esta técnica de imagem para mapear a superfície celular que é acidentada, com proteínas a sobressair da superfície. Seguindo o movimento da partícula sobre a superfície da célula, os investigadores conseguiram mapear as saliências, tal como um cego pode usar os dedos para construir uma imagem do rosto de uma pessoa.
"Seguir o movimento da partícula permitiu-nos traçar estruturas muito finas com uma precisão de 10 nanómetros que normalmente só se obtém com um microscópio electrónico", sublinhou Welsher.
A tecnologia tem benefícios potenciais quer na descoberta de medicamentos quer na investigação científica fundamental. "Acreditamos que vai ter impacto no estudo do modo como as nanopartículas podem fornecer medicamentos às células, podendo levar a novas terapias antivirais", disse Yang. "Na investigação fundamental, há uma série de questões que podem agora ser exploradas, por exemplo, o modo como um receptor da superfície da célula interage com um vírus ou com um fármaco".
Esta investigação fundamental pode levar à descoberta de novas estratégias que impeçam os vírus de entrar nas células. "Se entendermos o que está a acontecer com o vírus antes de chegar às células, então podemos pensar em formas de prevenir completamente a infecção. É como desviar mísseis antes que cheguem ao alvo, em vez de tentar controlar os danos após o ataque", acrescentou Welsher.
Para criar o vírus artificial, os investigadores revestiram uma minúscula bola de poliestireno com pedaços de semicondutores que emitem luz, permitindo a detecção da partícula por uma câmara de vídeo. Em seguida, a partícula foi cravejada com fragmentos de proteínas conhecidos como péptidos Tat, provenientes do vírus HIV-1, que ajudam a partícula a ligar-se às células vivas e penetrar nelas. A espessura da partícula final era aproximadamente 100 nanómetros.
Os investigadores soltaram estes vírus artificiais numa cultura de células da pele chamadas fibroblastos. Uma câmara seguiu a partícula enquanto um segundo sistema de imagem tirava fotos da célula usando uma técnica designada microscopia de varredura a laser que consiste em capturar várias imagens, cada uma num plano focal ligeiramente diferente, e combiná-las para fazer uma imagem tridimensional.
A pesquisa foi apoiada pelo Departamento de Energia dos EUA e pela Universidade de Princeton e deu origem a um artigo publicado na revista Nature Nanotechnology.
Sem comentários:
Enviar um comentário