Свет ускорили в капле воды

Современная микроскопическая техника позволяет рассмотреть вирус ВИЧ вживую.

Вспышка кори, случившаяся в 2016 году в Екатеринбурге, заставила врачей ходить по домам и предлагать сделать антивирусную прививку, после которой возникает стойкий иммунитет в течение многих десятилетий. Это один из немногих примеров – полиомиелит в их числе – действенности методов классической бактериологии, основы которой закладывали Пастер, Беринг и лауреаты Нобелевской премии 1908 года Илья Мечников и Пауль Эрлих.

В очередной день борьбы со СПИДом бывший главный санитарный врач РФ Геннадий Онищенко еще раз повторил, что самое главное – профилактика. А что еще он мог сказать, если за треть века ученые самых разных стран, несмотря на многомиллиардные вложения, так и не смогли создать надежную вакцину, которая защищала бы мужчин, женщин и даже неродившихся младенцев.

В то же время многие эксперты уверены, что если удастся победить СПИД, то и в деле лечения опухолей наметится существенный прогресс, поскольку рак представляет собой своего рода иммунодефицит. Последний связан со способностью злокачественных клеток останавливать приближающиеся к ним иммунные клетки-эффекторы, или лимфоциты.

На грипп, «охватывающий» тело, жаловались и Вольтер, и его царственная корреспондентка Екатерина Великая. Владимир Ленин писал Инессе Арманд про испанку и инфлюэнцу, название которой англичане сократили до flu, откуда название того же лекарства «тера-флю». Грипп приводит к многомиллиардным экономическим потерям разных стран, в том числе и в тех, что смогли создать у себя биотехнологию и надеявшихся на быстрое создание действенной вакцины против вируса.

Современная микроскопическая техника позволяет рассмотреть вирус ВИЧ вживую.

Вирус оспы с его гигантским геномом виден под микроскопом как черные точки. Но в деталях вирусы рассмотрели только под электронным микроскопом (длина волны его электронов в 2 тыс. раз меньше средней световой, отсюда и большее разрешение). Дальнейшее совершенствование этого инструмента позволило рассмотреть поверхностные молекулы вирусной оболочки. У ВИЧ – это грибовидные структуры гликопротеина, или gp120. С его помощью вирусная частица соединяется с белковыми молекулами рецепторов на поверхности клеток-мишеней. После этого вирусный геном проникает в клетку.

У вируса гриппа белком «контакта» является гемагглютинин (НА), против которого вырабатываются протеиновые антитела (термин предложил Эрлих).

На фоне всеобщего увлечения электронным микроскопом появившийся лазер как-то не произвел сразу большого впечатления, тем более что мало кто понимал когерентную природу его луча. Сейчас, после краткого увлечения DVD, все понимают разницу между аналоговым режимом и оцифровкой.

Сотрудники Техниона в Хайфе сообщили в приложении к журналу Nature, что ими создан первый лазер на основе водной волны (water wave). Авторы поясняют, что водные волны имеют весьма малую частоту (около 1 КНz), которая чуть меньше световой (1,014). Разница в частотах замедляет передачу энергии, благодаря чему возникает лазерное излучение (эмиссия) при подведении света по оптоволокну. «Разгон» света в капле воды или октана происходит в результате взаимодействия фотонов и волн жидкости. Этот эффект может стать основой сверхминиатюрных сенсоров для изучения клеток и тестирования новых лекарств, пишет журнал Nature Photonics.

Еще большим разрешением обладает микроскоп с когерентным (как у лазера) рентгеновским пучком. Длина рентгеновской волны значительно меньше ультрафиолетовой и длины волны электрона, поэтому такой микроскоп «видит» отдельные атомы (атомное разрешение 1,5–2 ангстрема). Это очень важно, когда речь идет об изучении отдельных молекул, и в частности очень изменчивого гемагглютинина гриппозного вируса. Именно в силу этой изменчивости выработанный в прошлом году иммунитет после очередной антигриппозной прививки оказывается неэффективным в этом.

Исследователи Национального института здоровья в вашингтонском пригороде Бетезда с помощью рентгеновского микроскопа рассмотрели взаимодействие трех классов антител широкого спектра действия с гемагглютинином вируса гриппа. Антитела к НА вируса Н5N1 были выделены у шести добровольцев, после чего была определена последовательность их аминокислот. Манипуляция генами позволила выявить эффективные антитела у 40% В-лимфоцитов, синтезирующих белковые «снаряды» против двух групп вирусов А, наиболее часто заражающих людей. Эти результаты опубликованы в самом авторитетном медицинском журнале Cell.

Исследователи из Гарварда использовали вакцину против аденовируса – поражает железистые клетки слизистой – для стимуляции синтеза одного из белковых интерлейкинов. Работа опубликована в журнале Science Immunology. Интерлейкины используются иммунными клетками для взаимодействия лейкоцитов, или клеток белой крови, откуда и их название. Интерлейкин подавляет активность лимфоцитов, поражаемых ВИЧ.

Рассмотрение деталей молекулярного строения и выявление секретов их взаимодействия позволит приблизиться к решению многих медико-биологических проблем, связанных с атакой патогенов на клетки человеческого организма (и иммунные в том числе). Кстати, молекулярными защитниками от того же ВИЧ отчасти уже выступают различные вакцины.