Gelecekteki pandemilerin en olası tetikleyicileri arasında yer alan influenza virüslerinin konakçı hücrelerle etkileşimini benzeri görülmemiş bir detayda incelemek için Helmholtz Enfeksiyon Araştırma Merkezi (HZI) ve Freiburg Üniversitesi Tıp Merkezi'nden bir araştırma ekibi yeni bir yöntem geliştirdi. Bu yeni gelişim sayesinde, yeni influenza virüslerinin hedef hücrelere girmek için alternatif reseptörleri nasıl kullandıklarını da analiz ettiler. Araştırmanın sonuçları yakın zamanda Nature Communications dergisinde iki ayrı makalede yayınlandı.
Kendi metabolizmaları olmayan virüsler, çoğalmak için konakçı hücrelere bulaşmak zorundadır. Virüs ve hücre yüzeyi arasındaki temas, hücrelere giriş engellendiği takdirde enfeksiyonları önleyebilecek kritik bir ilk adımdır. HZI "Nano Enfeksiyon Biyolojisi" genç araştırma grubu başkanı Prof. Christian Sieben, influenza virüsleri için konakçı hücre ile etkileşimin dinamik ve geçici olduğunu, ayrıca ilişkili süreçlerin nanoskala düzeyinde gerçekleştiğini ve daha kesin bir inceleme için süper çözünürlüklü mikroskoplar gerektirdiğini belirtiyor. Bu nedenle, geleneksel yaklaşımlarla bu önemli ilk temasın daha ayrıntılı olarak incelenmesi mümkün olmamıştır.
Prof. Mark Brönstrup'un HZI'deki "Kimyasal Biyoloji" bölümü ile iş birliği içinde çalışan Prof. Sieben'in ekibi, virüslerin konakçı hücrelerle nasıl iletişim kurduğunu incelemek için evrensel bir protokol geliştirdi. Bunu yapmak için bilim insanları, virüsleri tek tek mikroskopi cam yüzeylerine sabitledi. Hücreler daha sonra bu yüzeylerin üzerine ekildi. Geleneksel deneylerde ise virüsler önceden ekilmiş hücrelerin üzerine ekleniyor. Prof. Sieben, "Baş aşağı" deneysel kurulumlarının avantajının, virüslerin hücrelerle etkileşime girmesi ancak hücrelere girmemesi olduğunu, böylece kritik ilk hücre temas anının stabilize edildiğini ve analiz edilebildiğini söylüyor.
Araştırmacılar, mevsimsel bir influenza A virüsü örneğini kullanarak, virüs ve hücre yüzeyi arasındaki temasın bir dizi hücresel reaksiyonu tetiklediğini yüksek çözünürlüklü ve süper çözünürlüklü mikroskopi ile gösterdi. İlk olarak, hücresel reseptörler virüs bağlanma bölgesinde lokal olarak birikir. Bunun nedeni, reseptörlerin bağlanma bölgesinin yakınındaki hücre zarında daha yavaş hareket etmesi ve bu nedenle lokal olarak daha fazla bulunmasıdır. Ardından, spesifik hücresel proteinler işe alınır ve son olarak aktin sitoiskeleti dinamik olarak yeniden düzenlenir.
Ancak araştırmacılar bu yöntemi sadece yerleşik bir influenza A modeline değil, aynı zamanda hayvan kaynaklı yeni bir influenza türüne de uyguladı: Orta ve Güney Amerika'daki yarasalarda bulunan H18N11 virüsü. Enfeksiyon için hücre yüzeyindeki glikanlara (karbonhidrat zincirleri) bağlanan çoğu influenza virüsünün aksine, H18N11 virüsünün farklı bir hedefi var. Freiburg Üniversitesi Tıp Merkezi Viroloji Enstitüsü'nden araştırma grubu lideri Dr. Peter Reuther, bu virüsün tipik olarak belirli bağışıklık hücrelerinde bulunan protein reseptörleri olan MHC sınıf II komplekslerine bağlandığını söylüyor. Araştırmacılar, tek molekül takibi kullanarak ilk kez, virüsle temas üzerine MHCII moleküllerinin hücre yüzeyinde spesifik olarak kümelendiğini gösterebildiler; bu süreç virüsün hücreye girmesi için hayati önem taşıyor.
Braunschweig ve Freiburg'daki ekipler böylece yeni bir influenza A enfeksiyon modeli karakterize etti: alternatif bir reseptör olarak MHCII'ye bağlanma ve bununla ilişkili hücre yüzeyinin dinamik yeniden düzenlenmesi. Dr. Reuther, influenza virüslerinin yalnızca hücresel glikanlara bağlanmadığı bulgusunun bu patojenlere yönelik araştırmalar için yeni perspektifler açtığını belirtiyor ve özellikle zoonotik potansiyelleri göz önüne alındığında, bu alternatif reseptörlerin daha iyi anlaşılmasının kritik önem taşıdığını vurguluyor.
Prof. Sieben, bu sürecin antiviral tedaviler için potansiyel bir hedef olduğunu ve virüs giriş sürecini incelemek için geliştirdikleri metodolojinin birçok başka virüse de uygulanabileceğini söylüyor. Yeni sonuçlar sadece influenza virüslerinin biyolojisine dair ayrıntılı bilgiler sağlamakla kalmıyor, aynı zamanda potansiyel pandemik patojenlerin giriş mekanizmalarını daha hedefe yönelik bir şekilde araştırmak ve böylece yeni antiviral tedavi hedefleri belirlemek için metodolojik bir temel de oluşturuyor.
