स्विट्जरलैंड और जापान की एक वैज्ञानिक अनुसंधान टीम ने हाल ही में पहली बार उच्च स्थानिक और लौकिक रिज़ॉल्यूशन के साथ इन्फ्लूएंजा वायरस के जीवित मानव कोशिकाओं की सतह पर चलने और कोशिकाओं में प्रवेश करने की पूरी प्रक्रिया को रिकॉर्ड किया, जिससे वायरल संक्रमण के प्रारंभिक चरण को प्रकट करने के लिए एक अभूतपूर्व विस्तृत परिप्रेक्ष्य प्रदान किया गया। शोध से पता चलता है कि मेजबान कोशिकाएं निष्क्रिय लक्ष्य नहीं हैं, बल्कि वायरस के करीब आने पर सक्रिय रूप से खिंचती, धकेलती और खींचती हैं। वायरस और कोशिका के बीच का संबंध सटीक रूप से समन्वित "आक्रमण के नृत्य" जैसा है।
इन्फ्लूएंजा संक्रमण आमतौर पर तब शुरू होता है जब वायरस युक्त बूंदें मानव शरीर में प्रवेश करती हैं। वायरस श्वसन उपकला जैसी कोशिकाओं की सतह से जुड़ जाता है और आक्रमण पूरा कर लेता है। एक मॉडल के रूप में सुसंस्कृत मानव कोशिकाओं का उपयोग करते हुए, सहयोगी टीम ने एक विशेष सूक्ष्म इमेजिंग तकनीक विकसित की जो दृश्य के एक विस्तृत क्षेत्र के तहत कोशिका की सतह की अल्ट्रास्ट्रक्चरल गतिशीलता का लगातार निरीक्षण कर सकती है, जिससे पहली बार जीवित कोशिकाओं में प्रवेश करने वाले इन्फ्लूएंजा वायरस की पूरी प्रक्रिया का "लाइव प्रसारण" किया जा सकता है। इस परियोजना का नेतृत्व ईटीएच ज्यूरिख में आणविक चिकित्सा के प्रोफेसर योहेई यामूची ने किया था। उन्होंने वायरस के आक्रमण को "वायरस और कोशिका के बीच नृत्य की तरह" बताया। कोशिका सक्रिय रूप से वायरस की दिशा में "पहुंचेगी" और उसके आच्छादित और एन्डोसाइटोज़ होने की पूरी प्रक्रिया में भाग लेगी।
अध्ययन में पाया गया कि हालांकि नतीजे बताते हैं कि यह प्रक्रिया केवल वायरस को संक्रमण पूरा करने में मदद करती है, वायरस वास्तव में हार्मोन, कोलेस्ट्रॉल और आयरन जैसे आवश्यक अणुओं को लेने के लिए कोशिकाओं द्वारा उपयोग किए जाने वाले सामान्य एंडोसाइटिक मार्ग को हाईजैक कर लेता है। इन्फ्लूएंजा वायरस को पहले कोशिका की सतह पर विशिष्ट अणुओं से जुड़ना पड़ता है, और फिर कोशिका झिल्ली के साथ "स्लाइड" करना पड़ता है, झिल्ली की सतह पर एक स्थान से दूसरे स्थान पर तब तक जाना पड़ता है जब तक कि उसे सतह रिसेप्टर्स की उच्च सांद्रता वाला क्षेत्र नहीं मिल जाता है, जो इसका सबसे प्रभावी "आक्रमण प्रवेश द्वार" बन जाता है। जब रिसेप्टर वायरस को पहचानता है और उसका एकत्रीकरण पूरा करता है, तो कोशिका झिल्ली धीरे-धीरे धँसा हुआ गड्ढा बना लेगी। क्लैथ्रिन नामक एक संरचनात्मक प्रोटीन इसे आकार देने और समर्थन देने में भाग लेता है, जिससे गड्ढे को गहरा किया जाता है और अंततः एक पुटिका बनाने के लिए वायरस को पॉकेट की तरह चारों ओर लपेट दिया जाता है। इसके बाद, इस पुटिका को कोशिका में खींच लिया जाता है, और इसकी सतह की कोटिंग धीरे-धीरे विघटित हो जाती है, जिससे वायरस को कोशिका के भीतर छोड़ दिया जाता है, जिससे प्रतिकृति प्रक्रिया का अगला चरण शुरू हो जाता है।
अतीत में, शोधकर्ताओं ने इस मुख्य लिंक को पकड़ने के लिए इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग करने की कोशिश की है, लेकिन ऐसी तकनीकों के लिए कोशिकाओं को ठीक करने और नष्ट करने की आवश्यकता होती है, और केवल स्थिर "स्नैपशॉट" प्राप्त कर सकते हैं, जिससे गतिशील प्रक्रियाओं को बहाल करना मुश्किल हो जाता है। यद्यपि प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी जीवित कोशिकाओं में छवि बना सकती है, यह स्थानिक रिज़ॉल्यूशन द्वारा सीमित है और कोशिका झिल्ली अवसाद और प्रोटीन एकत्रीकरण जैसे बारीक संरचनात्मक विवरण प्रकट नहीं कर सकती है। इन बाधाओं को दूर करने के लिए, टीम ने एक नई विधि विकसित की जो परमाणु बल माइक्रोस्कोपी (एएफएम) को कन्फोकल प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी के साथ जोड़ती है, जिसे "वायरस विजिबल डुअल-मोड कन्फोकल-एटोमिक फोर्स माइक्रोस्कोपी" (वीवीआईडी-एएफएम) नाम दिया गया है। एक ओर, यह तकनीक नैनोमीटर पैमाने पर कोशिकाओं की सतह आकृति विज्ञान का वर्णन करने के लिए परमाणु बल माइक्रोस्कोपी का उपयोग करती है। दूसरी ओर, यह संरचना और कार्य की एक साथ ट्रैकिंग प्राप्त करने के लिए वायरस और संबंधित प्रोटीन की स्थिति को चिह्नित करने के लिए फ्लोरोसेंट संकेतों का उपयोग करता है।
ViViD-AFM की मदद से, शोधकर्ताओं ने देखा कि कोशिकाएं आक्रमण को पूरा करने के लिए कई स्तरों पर वायरस के साथ सक्रिय रूप से "सहयोग" करती हैं: उदाहरण के लिए, वे वायरस के स्थान पर क्लैथ्रिन को सटीक रूप से भर्ती करते हैं और झिल्ली पुटिकाओं को बनाने में मदद करते हैं जो वायरस को घेर लेते हैं। जब वायरस कोशिका की सतह से थोड़ा दूर होता है, तो कोशिका झिल्ली ऊपर की ओर "उठ" जाएगी, जिससे वायरस के पास फिर से पहुंचने और उसे पकड़ने के लिए स्पष्ट विकृति और गतिशील गति उत्पन्न होगी। जब वायरस थोड़ा विचलित होता है तो ये गतिविधियां अधिक तीव्र होती हैं। इससे पता चलता है कि इन्फ्लूएंजा वायरस काफी हद तक कोशिका की अत्यधिक विनियमित पदार्थ ग्रहण प्रणाली को उधार लेता है और संक्रमण मार्ग के रूप में मूल रूप से जीवन-निर्वाह गतिविधियों के लिए उपयोग की जाने वाली प्रणाली को "उलट" देता है।
अनुसंधान टीम ने बताया कि यह नया इमेजिंग प्लेटफॉर्म एंटीवायरल दवाओं के विकास के लिए बहुत महत्वपूर्ण है क्योंकि यह जीवित कोशिका प्रणाली में वास्तविक समय में वायरस के आक्रमण के प्रत्येक चरण पर उम्मीदवार दवाओं के विशिष्ट प्रभावों का निरीक्षण कर सकता है, जिससे अधिक लक्षित स्क्रीनिंग और निषेध रणनीतियों के अनुकूलन की अनुमति मिलती है। इसके अलावा, ViViD-AFM इन्फ्लूएंजा वायरस तक सीमित नहीं है। भविष्य में, इसका उपयोग अन्य वायरस और यहां तक कि वैक्सीन कणों और कोशिकाओं के बीच बातचीत का अध्ययन करने के लिए भी किया जा सकता है। इससे संक्रमण के शुरुआती चरणों में अधिक व्यापक भौतिक और जैविक सुराग प्रदान करने और नए एंटीवायरल उपचारों और रोकथाम के तरीकों के डिजाइन के लिए एक प्रयोगात्मक आधार प्रदान करने की उम्मीद है।