Вирусы не обладают собственным метаболизмом и поэтому должны инфицировать клетки-хозяева, чтобы размножаться. Контакт между вирусом и поверхностью клетки является важнейшим первым шагом, который также может предотвратить заражение, если вход в клетки заблокирован. "Взаимодействие вирусов гриппа с клеткой-хозяином является динамичным и преходящим. Кроме того, сопутствующие процессы происходят на наноуровне, что требует микроскопов сверхразрешения для более точного исследования. Поэтому, используя традиционные подходы, не удалось более подробно исследовать этот важный первый контакт", - говорит профессор. Кристиан Зибен, руководитель младшей исследовательской группы "Биология наноинфекций" в HZI, объясняет, с какой задачей столкнулась команда.

В сотрудничестве с проф. Отдел "Химической биологии" Марка Бренструпа в HZI, его команда разработала универсальный протокол для исследования того, как вирусы взаимодействуют с клетками-хозяевами. Для этого ученые иммобилизовали вирусы по отдельности на стеклянных поверхностях для микроскопии. Затем клетки были засеяны сверху. В обычных экспериментах вирусы добавляют поверх предварительно засеянных клеток. "Преимущество нашей "перевернутой" экспериментальной установки заключается в том, что вирусы взаимодействуют с клетками, но не проникают в них - таким образом, критический момент первоначального контакта с клетками стабилизируется и может быть проанализирован", - говорит Зибен.

На примере вируса сезонного гриппа А исследователи использовали микроскопию высокого и сверхразрешающего разрешения, чтобы показать, что контакт между вирусом и поверхностью клетки запускает каскад клеточных реакций. Во-первых, клеточные рецепторы накапливаются локально в месте связывания вируса. Это связано с тем фактом, что рецепторы медленнее перемещаются через клеточную мембрану вблизи места связывания и, следовательно, более многочисленны локально. Впоследствии рекрутируются специфические клеточные белки, и, наконец, актиновый цитоскелет динамически реорганизуется.

Однако исследователи применили свой метод не только к установленной модели гриппа А, но и к новому штамму гриппа животного происхождения: вирусу H18N11, который обнаружен у летучих мышей в Центральной и Южной Америке. В отличие от большинства вирусов гриппа, которые для заражения связываются с гликанами, то есть углеводными цепями на поверхности клеток, вирус H18N11 имеет другую мишень. "Этот вирус связывается с комплексами MHC класса II - белковыми рецепторами, которые обычно обнаруживаются на определенных иммунных клетках", - говорит доктор Питер Ройтер, руководитель исследовательской группы из Института вирусологии Медицинского центра Университета Фрайбурга. Он изучает проникновение в клетки вирусов гриппа А H18, полученных от летучих мышей.

Используя отслеживание одиночных молекул, исследователи впервые смогли показать, что молекулы MHCII специфически группируются на поверхности клетки при контакте с вирусом - процесс, необходимый для проникновения вируса в клетку. Таким образом, команды из Брауншвейга и Фрайбурга охарактеризовали новую модель инфекции гриппа А: связывание с MHCII в качестве альтернативного рецептора и связанная с этим динамическая реорганизация клеточной поверхности. "Открытие того, что вирусы гриппа связываются не только с клеточными гликанами, открывает новые перспективы для исследований этих патогенов", - говорит Рейтер. "Особенно учитывая их зоонозный потенциал, крайне важно лучше понять эти альтернативные рецепторы".

Этап связывания вируса с клеткой также находится в центре внимания проекта ЕС COMBINE, который был запущен в начале 2025 года и координируется исследователем HZI Зибеном. Совместно ученые из пяти европейских стран исследуют процесс проникновения в организм новых вирусов, особенно тех, которые обладают пандемическим потенциалом. "Этот процесс является потенциальной мишенью для противовирусной терапии. Методология, которую мы разработали для исследования процесса проникновения вируса, может быть применена ко многим другим вирусам", - говорит Зибен. Новые результаты не только дают подробное представление о биологии вирусов гриппа. Они также обеспечивают методологическую основу для более целенаправленного изучения механизмов проникновения потенциальных пандемических патогенов и, таким образом, определения новых мишеней для противовирусной терапии.