นักวิจัยใช้กล้องจุลทรรศน์ใหม่เผยวิธีที่ไวรัสไข้หวัดใหญ่บุกรุกเซลล์มนุษย์ได้แบบเรียลไทม์

นักวิทยาศาสตร์จากสวิตเซอร์แลนด์และญี่ปุ่นประกาศความก้าวหน้าครั้งสำคัญ โดยสามารถเฝ้าดูไวรัสไข้หวัดใหญ่เข้าสู่เซลล์มนุษย์ได้แบบเรียลไทม์เป็นครั้งแรก ด้วยการใช้กระบวนการกล้องจุลทรรศน์ชนิดใหม่ ซึ่งก่อนหน้านี้การสังเกตการณ์ทำได้ยาก ถือเป็นการให้ข้อมูลเชิงลึกแบบเรียลไทม์ว่าไวรัสไข้หวัดใหญ่ทำงานอย่างไร

เปิดตัวกล้องจุลทรรศน์ซูเปอร์ไมโครสโคป ViViD-AFM

การเฝ้าดูขั้นตอนที่รวดเร็วและเล็กจิ๋วของไวรัสไข้หวัดใหญ่ขณะที่มันแอบเข้าสู่เซลล์นั้นเป็นเรื่องยาก เพราะกล้องจุลทรรศน์มาตรฐานทั่วไปไม่สามารถจับภาพได้อย่างชัดเจน 

การศึกษาครั้งนี้ นักวิทยาศาสตร์จากสวิตเซอร์แลนด์และญี่ปุ่นได้สร้าง "ซูเปอร์ไมโครสโคป" ชนิดใหม่ขึ้นมา ระบบลูกผสมนี้ได้รวมเครื่องมือสร้างภาพที่ทรงพลังสองชนิดเข้าด้วยกัน ได้แก่ กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (AFM) และกล้องจุลทรรศน์ฟลูออเรสเซนซ์ วิธีการใหม่นี้เรียกว่า ViViD-AFM (virus-view dual confocal and AFM) ซึ่งช่วยให้นักวิจัยสามารถซูมดูเซลล์มนุษย์ที่มีชีวิตด้วยรายละเอียดระดับนาโน

การต่อสู้ระหว่างไวรัสกับเซลล์

นักวิจัยได้เห็นภาพเหตุการณ์ระดับนาโนของการบุกรุกเซลล์ของไข้หวัดใหญ่เป็นครั้งแรก ไวรัสไข้หวัดใหญ่จะโจมตีคล้ายกับโจรที่กำลังมองหาประตูที่ไม่ได้ล็อก โดยบนพื้นผิวของไวรัสมีกุญแจโมเลกุลสองชนิด คือ ฮีแมกกลูตินิน (HA) และนิวรามินิเดส (NA) ซึ่งทำหน้าที่เป็นเครื่องมือที่ช่วยให้ไวรัสสามารถแทรกตัวเข้าสู่เซลล์และแพร่กระจายได้ โปรตีนเหล่านี้จะจับกับโมเลกุลเล็ก ๆ ที่เรียกว่า กรดไซอะลิก ที่อยู่บนพื้นผิวเซลล์

สิ่งที่น่าประหลาดใจที่สุด คือ บทบาทของเซลล์เป้าหมาย แทนที่จะอยู่เฉย ๆ เซลล์ดูเหมือนจะต่อสู้กลับ โดยมีการยืดตัว การเคลื่อนที่ และแม้กระทั่งพยายามจับไวรัสไว้เสมือนเพื่อควบคุมการเผชิญหน้า นักวิจัยเปรียบเทียบให้เห็นภาพมากขึ้นว่า "การติดเชื้อในเซลล์ร่างกายของเราเปรียบเสมือนการเต้นรำระหว่างไวรัสกับเซลล์"

การศึกษานี้พบว่าไวรัสไข้หวัดใหญ่ต้องการส่วนที่ยื่นออกมาขนาดใหญ่ขึ้นบนพื้นผิวของเซลล์เพื่อที่จะเข้าสู่ด้านใน ซึ่งส่วนที่ยื่นออกมานี้สร้างมาจากโปรตีนแอคติน เมื่อไวรัสเกาะติดกับกลุ่มตัวรับแล้ว มันจะส่งสัญญาณที่ทำให้เซลล์ห่อหุ้มไวรัสด้วย Clathrin coat และสร้างส่วนยื่นออกมาเรียกว่าแอคตินเพื่อดึงไวรัสเข้าไป กระบวนการนี้เรียกว่า เอนโดไซโทซิส (Endocytosis) หลังจากนั้นไวรัสจะถูกหนีบออกเป็นถุงเล็ก ๆ (Vesicle) และถูกพาเข้าไปลึกในเซลล์ มุ่งหน้าไปยังนิวเคลียส

ความหวังใหม่ในการวิจัยยา

เทคนิคกล้องจุลทรรศน์ใหม่นี้อาจช่วยกำหนดรูปแบบของยาในอนาคตได้ นักวิจัยสามารถใช้กล้องจุลทรรศน์ซูเปอร์ไมโครสโคป ViViD-AFM เพื่อทดสอบประสิทธิภาพของยาต้านไวรัสโดยตรงในเซลล์ที่มีชีวิต และดูผลลัพธ์ได้ในทันที นอกจากนี้ เครื่องมือเดียวกันนี้ยังสามารถใช้ศึกษาพฤติกรรมของไวรัสชนิดอื่น รวมถึงวิธีที่วัคซีนมีปฏิสัมพันธ์กับเซลล์ได้ด้วย

กล้องจุลทรรศน์ซูเปอร์ไมโครสโคป ViViD-AFM อาจกลายเป็นหน้าต่างที่เปิดให้เห็นถึงชีวิตอันยุ่งเหยิงของเซลล์ และสามารถนำไปสู่การค้นพบครั้งสำคัญในด้านชีววิทยาและการวิจัยยา โดยช่วยให้นักวิจัยสามารถสังเกตว่าไวรัสไข้หวัดใหญ่ที่มีรูปร่างแตกต่างกันเข้าสู่เซลล์ได้อย่างไร หรือแม้แต่ดูว่าอนุภาคนาโนที่บรรจุยาแทรกซึมเข้าไปได้อย่างไร ผลการวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร PNAS เมื่อวันที่ 18 กันยายนที่ผ่านมา