Kuidas grippi püüda (läätse all)

See lugu on osa meie koostööst ettevõttega Flu Near You, et jälgida grippi gripihooajal 2018–2019. Kas soovite aidata? Registreeruge aadressil Gripp teie lähedal ja iganädalaste meeldetuletuste ja näpunäidete saamiseks saatke numbrile 917-242-4070 tekst „gripp”.

Kui Cynthia Goldsmith kuuleb sõna 'gripp', ei tule kohe pähe nuusutav nina või palavikuline otsaesine. Ta mõtleb jalgpallikujulisele nõelapadjale, millel on paks ümbrik, millel on väikesed peenikesed vardad. Ta näeb viiruse kuju.

'Ma ei mõtle haigusele endale, vaid sellele, kuidas see välja näeb,' ütleb Goldsmith. 'Kui ma seda ette kujutan, on mul grippi põdevast inimesest kahju.'

See kehtib kõigi viiruste kohta, mida Goldsmith oma elektronmikroskoobi läätse all pildistab USA haiguste tõrje ja ennetamise keskuses (CDC) Atlantas, Georgia osariigis – jäädvustades visuaale maailma kõige pisematest ja surmavamatest ainetest.

Alates sellest, kui ta 1983. aasta oktoobris CDC-s elektronmikroskoobina tööle asus, on Goldsmith kokku puutunud paljude nakkuslike viirustega. Ta on uurinud 1995. aasta puhangu ajal surmaga lõppenud Ebola viiruse tüvesid, tuvastas 2003. aastal esimesena, et koroonaviirus on tõsist ägedat respiratoorset sündroomi (SARS) põhjustav viirus, jälgis esimest skaneerivat elektronmikroskoopilist pilti HIV-st 1984. aastal ja jäädvustas. koguni 35 indiviidi ortomüksoviiruse proovi, mis põhjustab grippi.Olete ilmselt Goldsmithi töid näinud. Tema pilte viirustest on esitletud ajakirjade, õpikute, uudiste veebisaitide esikaanel ja isegi teadusreedel. peal mitmekordne kordadel .

'Mul on olnud õnn vaadata [elektronmikroskoopia] abil paljusid surmavaid viirusi,' ütleb Goldsmith, kes oma 35-aastase karjääri jooksul CDC-s õppis viirusi lihtsalt ükshaaval selgeks.

CDC nakkushaiguste patoloogia osakonnas teeb ta koostööd patoloogide, molekulaarbioloogide ja teadlastega. Kasutades selliseid tööriistu nagu laborikvaliteediga mikrolaineahi, ahi, mis aitab proovid vaigusse kinnistada, ja 120 kilovoldine ülekandeelektronmikroskoop, saab ta luua erinevaid mustvalgeid viirusvaateid.

Nende piltide esitamine aitab teadlastel visualiseerida isendeid, millega nad iga päev töötavad, kuid jäävad palja silmaga nähtamatuks.

'Me ei näe neid ilmselgelt,' ütleb Terrence Tumpey , mikrobioloog ja CDC gripiosakonna immunoloogia ja patogeneesi osakonna juhataja, kes on töötanud Goldsmithiga. 'Teil on vaja spetsiaalset varustust, mida Cynthia on koolitatud kasutama ja mida on väga hea kasutada. Meil pole seda tüüpi seadmeid. Peame lihtsalt tuginema teistele analüüsidele, et teada saada, et meil on viirus.

Kuid Tumpey möönab, et piltide nägemise vastu on ka isiklik huvi.

'Neid viiruseid on alati hea visuaalselt näha,' ütleb ta. 'Ma arvan, et kõigile meeldib midagi näha, eriti esimest korda.'

'Ma arvan, et herpesviirus [siin pildil] on tõesti ilus viirus, ' ütleb Goldsmith. 'Sellel on keskne nukleokapsiid, mis on valk ja geneetiline materjal, ja mõnel neist on ümbritsev valgukiht ja välisküljel on ümbris, millel on naelu, nii et ma lihtsalt arvan, et see on päris viirus.' Krediit: Cynthia Goldsmith ja Jodi Black / CDC / avalik domeen 2005. aasta suvel avanes Tumpey ja teadlaste rühm esimest korda võimaluse näha ühte patogeenidest – viirust, mis põhjustas 1918. aasta Hispaania gripi epideemia . Virulentne gripitüvi jõudis väikesesse Alaska linna Brevig Mission, tappes 72 elanikku 80-st. 1997. aastal patoloog Johan Hultin sai loa hankida tükk aastakümneid igikeltsa all säilinud ohvri kopsukoest, et püüda eraldada 1918. aasta gripiviirust. Aastaid hiljem lubati Tumpeyl, koostööd tegeval viroloogil Jeffrey Taubenbergeril ja teadlaste rühmal koeproovi uurida, et paremini mõista geene ja valke, mis aitasid kaasa selle kõrgele virulentsusele.

Meeskond rekonstrueeris 1918. aasta viiruse — kogu genoomi aeglane ja ettevaatlik järjestamine osade kaupa — juhatades teisi uurimisrühmi paremate viirusevastaste ravimite väljatöötamisel.

Kui nad genoomi valmis said, astus Goldsmith isolaati vaatama ja tegi ülekandeelektronmikroskoobiga pilte. Kuigi gripiviirus võib olla erineva kuju ja suurusega, oli 1918. aasta gripiviiruse kuju sarnane ortomüksoviiruse kõige sagedasem ilming : 'sfäärilised kuni ovaalsed osakesed, mille pinnalt ulatuvad silmatorkavad naelu,' kirjeldab Goldsmith.

'Ma ei mõtle haigusele endale, vaid sellele, kuidas see välja näeb.'

'Ma pole näinud ühtegi teist pilti inimestest, kes selle viirusega [elektronmikroskoopiat] teevad,' ütleb Tumpey. Ta ütleb, et Goldsmithi uuringu jaoks toodetud pildiseeria ei pruugi olla mitte ainult esimene, vaid ka ainus elektronmikroskoobi visuaal 1918. aasta gripist.

Pildiseeria, mille Goldsmith 1918. aasta gripiviirusest tegi ja mis kõik on avalikud, on sellest ajast alates olnud laialdaselt meedias, õpikutes ja muudes väljaannetes – 'peaaegu iga ajalehe, mida ma nägin, oli see oktoobris esikaanel aastast 2005,” ütleb Tumpey.

'See on midagi muud, et näha, kuidas need viirused rakus toimivad, ' ütleb Tumpey. 'Mõned neist on näha, et nad alles hakkavad moodustuma, samas kui teised on ilmsem, et nad on küpsed ja tärkavad raku pinnalt.'

Erinevad proovide ettevalmistamise tehnikad võivad anda erinevat teavet viiruse olemuse kohta, selgitab Goldsmith. Näiteks negatiivne plekk on kiire meetod, mis aitab Goldsmithil kiiresti ette valmistada üksikud kasvavad viirused laboris kasvatatud rakkude partiist pildistamiseks. Õhuke lõik seevastu ei anna mitte ainult läbilõikevaateid osakeste sees, vaid annab ka vihjeid selle kohta, kus viirus rakus kasvab – ja viiruse asukoht annab talle palju teavet viiruse olemuse ja tüübi kohta. .

Enteroviirused, viiruste rühm, mis teadaolevalt põhjustavad lastehalvatust ning käte-, suu- ja sõrataudi, kogunevad tavaliselt tsütoplasmasse, selgitab Goldsmith, samas kui nina, ninakõrvalurgeid ja kõri ülaosa nakatavad koroonaviirused tungivad Golgi kompleksi. 'Gripiviirused punguvad pinnal ja samuti retroviirused. Enamik DNA viiruseid paljuneb tuumas, ' ütleb ta.

Leides viiruseid raku erinevatest piirkondadest, saab ta neid paremini tuvastada. Goldsmithi kujutised elektronmikroskoobist võivad diagnoosida viiruseid kuni perekonnani, ütleb ta, aidates teadlastel tuvastada herpesviirust, poksviirust, ortomüksoviirust ja nii edasi.

'Patoloogid annavad mulle proovi, midagi, mille puhul nad said ootamatu leiu, ja ma saan neile anda kinnituse, et see just nii on,' ütleb ta. 'Esitaja võib saata viiruse ja taotleda teatud patogeeni testimist, kuid kui patoloogid seda vaatavad ja kõik erinevad testid teevad, selgub, et see on erinev patogeen.'

Haiguse õige patogeeni tuvastamine võib olla kriitilise tähtsusega, eriti haiguspuhangute ajal. 2003. aastal tabas Hiinat raske ägeda respiratoorse sündroomi (SARS) epideemia. See on tõsine kopsupõletiku vorm, mis võib põhjustada hingamisraskusi ja mõnikord surma. Hingamisteede viirus levis enam kui kahekümnesse riiki üle maailma. Laborid üle maailma uurisid viirust ja vaatasid seda negatiivse värvusega. Kuid negatiivne plekk muutis viirused eristamatuteks sfäärideks, mille pinnal puudusid detailid, selgitab Goldsmith.

Kui Goldsmith sai CDC teadlaste poolt kasvatatud rakukultuure, otsustas ta vaadata seda hoopis õhukese lõiguga.

'Kui ma seda vaatasin, oli see ilmselgelt koroonaviirus, kuna see rakus kasvas,' ütles ta. Õhukese lõiguga nägi ta, et viirus levis Golgi kompleksi, mis pani ta järeldama, et see oli uus koroonaviirus .

Kunagi oli Goldsmithil tuvastatud viirust kui koroonaviirust, tehti CDC-s muid teste – immunohistokeemia, PCR-testid –, mis kinnitasid tema tähelepanekut. Ta ütleb, et kolme päeva jooksul oli keskus uurinud erinevalt patsiendilt eraldi isolaati, mis aitas kinnitada, et haiguspuhangut põhjustas viirus.

'Alguses oli see koroonaviirus, millest teadlastele oli abi, et nad said täpselt kindlaks teha, millist testi kasutada,' ütleb Goldsmith.

Kuigi see on tehniline protsess, on pildid rabavad ja Goldsmith väidab, et kunstilised.

'Minu käed pole üldse kunstilised,' ütleb ta. 'Aga see on kunst.'

Goldsmith võib hiljem pilte digitaalselt värvida, et aidata viirust rakujäätmetest välja tuua. Kuid ta leiab, et algsed mustvalged pildid, mis on võetud otse ulatusest, on köitvamad.

'Need võivad olla ilusad, kuigi haigus võib olla laastav,' ütleb Goldsmith. 'Aga nad võivad olla ilusad.'

*Toimetaja märkus 27.03.2019: selle loo eelmises versioonis väideti valesti, et õhukese lõikega pildil on näha SARS-i koroonaviiruse naelu. See on parandatud ja me kahetseme viga.