Tıp alanındaki görüntüleme yöntemlerinde kullanılan ses dalgalarının, artık virüsler için de şaşırtıcı bir hedef olabileceği ortaya çıktı.
Laboratuvar ortamında yapılan deneylerde, bilim insanları ultrasonik dalgaların influenza A (H1N1) ve COVID-19'a neden olan SARS-CoV-2 virüslerini parçalayabildiğini gösterdi.
Deneyler sonucunda, ultrason dalgalarının yarattığı mikroskobik titreşimlerin, virüsleri çevreleyen zarın yırtılması için yeterli olduğu ve bu sayede virüslerin etkisiz hale geldiği anlaşıldı.
Brezilya'daki São Paulo Üniversitesi'nden bir ekip tarafından yürütülen bu araştırma, dış zarları saldırıya açık olan zarflı virüsler için gelecekte antiviral ilaçlara ve kimyasal dezenfektanlara bir alternatif sunabilir.
Araştırmanın yürütücülerinden hesaplamalı fizikçi Odemir Martinez Bruno, bu durumu "virüsle bir çığlıkla savaşmak" olarak tanımlıyor. Bruno, "Bu çalışmada, ses dalgalarının enerjisinin viral parçacıklar üzerinde morfolojik değişikliklere yol açarak, patlamalarına neden olduğunu kanıtladık. Bu olay, mısır patlağının oluşumuna benzetilebilir." diye ekliyor.
Laboratuvar deneylerinde, hastanelerde kullanılan ultrason cihazları kullanılarak virüsler 3-20 MHz aralığındaki ultrason frekanslarına maruz bırakıldı.
Araştırmacılar, virüslerdeki fiziksel değişimlerin anlık görüntülerini alarak, işlenmiş SARS-CoV-2 örneklerinin laboratuvar ortamındaki konak hücre modellerini (Ver-E6 hücreleri) enfekte edip edemediğini test ettiler.
Sonuçlar, viral zarflarda belirgin bir fiziksel yıkım olduğunu ve bunun sonucunda SARS-CoV-2'nin model konak hücreleri enfekte etme yeteneğinin önemli ölçüde azaldığını gösterdi.
Bu yaklaşım, akustik rezonans prensibine dayanıyor. Hem ultrason frekansı hem de viral parçacıkların şekli bu süreçte önemli rol oynuyor.
Temel fikir, ses dalgasının frekansının viral zarfın doğal titreşim frekansıyla eşleşmesi, böylece genlikli titreşimlerin oluşması ve zarfın parçalanması. Bu yöntemde esas olan, sadece virüslerin ses dalgalarının enerjisine tepki vermesi, konak hücrelerin ise etkilenmemesidir.
Test edilen koşullar altında, viral parçacıkların çevreleyen hücrelere göre çok daha hassas olduğu gözlemlendi.
Yapılan analizler, çevreleyen hücrelerin sıcaklığının ve pH değerinin stabil kaldığını doğruladı. Bu da viral parçacıkların parçalanmasının termal veya kimyasal hasardan kaynaklanmadığı anlamına geliyor.
Araştırmacılar ayrıca, test edilen türdeki viral parçacıkların küresel bir şekle sahip olmasının, ultrason hassasiyeti için ideal bir durum olduğunu belirtiyor.
Bruno, "Bu fenomen tamamen geometrik. Küresel parçacıklar, birçok zarflı virüs gibi, ultrason dalga enerjisini daha etkili bir şekilde emer. Bu enerjinin parçacığın içinde birikmesi, viral zarfın yapısında yırtılmaya neden olan değişikliklere yol açar." şeklinde açıklıyor. Eğer bu parçacıklar üçgen veya kare olsaydı, etkinin aynı olmayacağını da ekliyor.
Bruno, ultrasonun diş ve cerrahi ekipmanları sterilize etmek için zaten kullanıldığını ancak bunun kavitasyon adı verilen ve biyolojik materyalleri yok eden farklı bir fiziksel fenomene dayandığını açıklıyor. "Kavitasyon düşük frekanslarda gerçekleşir ve gaz kabarcıklarının çökmesiyle hem virüsleri hem de dokuları yok ederken, akustik rezonans yüksek frekanslarda çalışır."
Akustik rezonans ultrasonu, ilaç tedavilerindeki bazı sınırlamaları giderebilir. Yeni yöntem, laboratuvar koşullarında model konak hücreler veya çevreleyen çözelti üzerinde aynı yıkıcı etkiyi göstermedi.
Ve hedef, tek bir moleküler yol yerine fiziksel bir yapı olduğundan, araştırmacılar bu yöntemin, parçacıkların fiziksel şeklini değiştirmeyecek olan mutasyona uğrayan virüslere karşı daha iyi mücadele edebileceğini umuyor.
Ekip, bu yeni yaklaşımın diğer viral enfeksiyonlarda da işe yarayacağını umuyor ve dengue, zika ve chikungunya gibi virüslerin de aynı şekilde hedeflenebileceğini araştırmaya başlamış durumda.
Ultrason genellikle ağrısız, invaziv olmayan, uygulaması nispeten kolay ve hassas bir şekilde hedeflenebilen bir yöntem olduğundan, araştırmacılar bunu beyin ağrısını hafifletmek ve kanser tedavisinde olduğu gibi çeşitli yeni kullanım alanlarını keşfediyorlar.
Bu bulgu heyecan verici olsa da henüz bir tedavi yöntemi değil. Ultrason frekanslarının daha da ince ayarlanması da dahil olmak üzere hala yapılması gereken çok iş var.
Bu çalışma, hayvanlar veya insanlar üzerinde yapılan deneyler yerine sadece laboratuvar testleriyle ve yalnızca iki farklı virüs türüyle sınırlı kaldı. Güçlü bir başlangıç noktası olsa da, bu teknoloji için hala erken aşamalardayız.
Farmakolog Flávio Protásio Veras, "Klinik kullanımdan hala çok uzak olsa da, bu genel olarak zarflı virüslere karşı umut verici bir stratejidir, çünkü kimyasal antiviraller geliştirmek karmaşıktır ve zor sonuçlar verir. Dahası, atık üretmediği, çevreye zarar vermediği ve viral direnç oluşturmadığı için 'yeşil' bir çözümdür." diyor.
Bu araştırma, Scientific Reports dergisinde yayınlandı.
