Cinco técnicas que estamos usando para descubrir los secretos de los virus
Células pulmonares humanas sanas (izquierda) en comparación con células infectadas por virus, vistas a través de un microscopio de luz visible estándar (aumento 10x). Crédito: Grace Roberts, proporcionada por la autora.
Los virus a menudo se denominan «el enemigo invisible». No son visibles a simple vista, ni siquiera usando un microscopio óptico estándar. Entonces, ¿cómo sabemos que existen o cómo se ven?
Existen métodos bioquímicos, como los que se utilizan para confirmar la infección por COVID-19, que buscan evidencia de material genético de un virus. Pero también existen múltiples métodos diferentes que usamos en el laboratorio para «ver» los virus.
Para comprender estos métodos, primero debemos comprender cuán pequeños son realmente los virus. La mayoría de nuestras células tienen alrededor de 100 micrómetros (0,1 milímetros) de diámetro. Los virus son unas 1000 veces más pequeños que este, con un promedio de alrededor de 150 nanómetros (0,00015 milímetros).
Microscopía óptica
Los microscopios ópticos estándar nos permiten ver nuestras células con claridad. Sin embargo, estos microscopios están limitados por la luz misma, ya que no pueden mostrar nada más pequeño que la mitad de la longitud de onda de la luz visible, y los virus son mucho más pequeños que esto.
Pero podemos usar microscopios para ver el daño que los virus causan a nuestras células. . A esto lo llamamos «efecto citopático», y comparar las células infectadas con las no infectadas nos permite detectar la presencia de virus en una muestra.
El trabajo preliminar sobre el SARS-CoV-2 (el virus que causa la COVID-19 ) utilizando microscopía óptica ha revelado que el virus es capaz de fusionar células infectadas para formar células sincitiales grandes con efecto de múltiples núcleos que se ha observado previamente en varios otros virus respiratorios.
Imagen de inmunofluorescencia que muestra pelos pulmonares (rosa), núcleos de células pulmonares (azul) y partículas de virus (verde). Crédito: Grace Roberts, Autor proporcionado
Inmunofluorescencia
Una forma indirecta de visualizar virus es usar anticuerpos (muy parecidos a los que su cuerpo produce en respuesta a una infección) para etiquetar virus con moléculas fluorescentes que emiten luz cuando absorben ciertos tipos de radiación. Incluso podemos etiquetar varias cosas (como virus y componentes celulares) con diferentes colores para que podamos rastrear más de uno al mismo tiempo.
Entonces podemos detectar la luz fluorescente de las etiquetas para ver dónde van los virus dentro de nuestras células y con qué estructuras celulares interactúan. Esto nos permite investigar cosas tales como cómo las drogas afectan la replicación del virus o cómo las diferentes cepas de virus se comportan de manera diferente.
Microscopía de súper resolución
Los avances recientes en la microscopía fluorescente han llevado al desarrollo de microscopía de súper resolución, que combina física muy inteligente con métodos computacionales para producir imágenes claras que revelan estructuras muy detalladas en las células.
Usar esta técnica para virología puede identificar áreas de una célula infectada con mayor precisión. Por ejemplo, puede mostrar exactamente dónde se encuentran los virus dentro de la célula y qué partes específicas de la maquinaria celular utilizan los virus para replicarse.
Núcleo de célula de cáncer de hueso con microscopía de fluorescencia de alta resolución normal (izquierda) y después de un procesamiento de superresolución (derecha). Crédito: Christoph Cremer/Wikimedia Commons, CC BY-SA
Microscopía electrónica
Ninguna de las técnicas mencionadas hasta ahora puede visualizar directamente partículas de virus. Ahí es donde entra en juego la microscopía electrónica, ya que puede producir imágenes a escala nanométrica. Lo hace disparando electrones a una muestra y viendo cómo interactúan con ella. Luego, una computadora interpreta esta información para producir una imagen.
Esto nos permite investigar visualmente las diferentes etapas de la infección del virus dentro de las células. La microscopía electrónica también se puede usar para visualizar partículas de virus completas, como se muestra en la imagen de arriba. A partir de estas imágenes, podemos formar estructuras tridimensionales de partículas de virus completas mediante el ensamblaje computacional de imágenes de miles de partículas tomadas en diferentes orientaciones, como este ejemplo de una representación EM tridimensional del SARS-CoV-2.
Visualización por microscopía electrónica de partículas de SARS-CoV-2, de aproximadamente 150-200 nanómetros de diámetro. Crédito: Liu et al, CC BY-NC-ND
La microscopía electrónica se ha utilizado para SARS-CoV-2 para determinar cómo el virus usa su proteína externa «espiga» para interactuar con nuestras células e infectarlas. Dichos estudios son realmente útiles para determinar cómo el virus accede a nuestras células para que podamos descubrir cómo usar medicamentos para bloquearlo.
La evaluación de la estructura del exterior de las partículas virales también es una gran herramienta para identificar qué anticuerpos pueden neutralizar un virus, lo que puede ayudar a producir vacunas más precisas y eficaces.
Estructura cristalográfica de rayos X de la cápside del virus de Norwalk. Crédito: BV Prasad et al
Cristalografía
La cristalografía nos permite ver las estructuras con aún más detalle, a nivel atómico. Para hacer esto, necesita una muestra de virus realmente pura (sin residuos) suspendida en la solución. El líquido de la suspensión se evapora, lo que provoca la cristalización de los sólidos restantes (incluido el virus). Estos se alinean de manera uniforme para formar cristales que luego pueden exponerse a los rayos X.
Un detector registra la forma en que los rayos X se difractan (o «rebotan») de la muestra cristalizada, indicando dónde se encuentran los electrones en la estructura de la muestra. Esta información se puede usar para construir una estructura tridimensional a escala atómica de la muestra.
Al igual que con la microscopía electrónica, la cristalografía se puede usar para determinar las estructuras de los virus, como la proteína espiga del SARS- CoV-2. Comprender estas estructuras, especialmente cómo interactúan con nuestras células y anticuerpos, informa el diseño de vacunas y medicamentos.
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Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.
Cita: Cinco técnicas que usamos para descubrir los secretos de los virus (27 de agosto de 2020) consultado el 31 de agosto de 2022 en https://medicalxpress.com/news/2020-08- tecnicas-descubrir-secretos-virus.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.