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賽默飛測量控制與材料鑒別

冷凍電子斷層掃描和三維重構(gòu)軟件推動SARS-CoV-2基礎(chǔ)研究

時間:2023-2-21 閱讀:337
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在過去的一年里,研究人員使用冷凍電鏡技術(shù) (cryo-EM) 對 SARS-CoV-2 病毒進(jìn)行分析。在此之前,同樣的技術(shù)也應(yīng)用于寨卡、埃博拉和人類免疫缺陷病毒等主要病毒的研究。賽默飛包括Krios 在內(nèi)的冷凍電鏡,已經(jīng)應(yīng)用于突破性的SARS-CoV-2 研究中,例如最近由海德堡大學(xué)的研究小組所發(fā)表的文章。


強(qiáng)大的成像技術(shù)推動了SARS-CoV-2 研究

2020 年,該團(tuán)隊快速展開研究以理解病毒如何通過改變感染細(xì)胞以實現(xiàn)有效繁殖,他們的研究結(jié)果闡述了 SARS-CoV-2 在宿主細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制特征,取得了重大科研進(jìn)展。

使用可得到納米分辨率分子結(jié)構(gòu)的冷凍電子斷層掃描 (cryo-ET),研究人員揭示了 SARS-CoV-2 如何改變被感染細(xì)胞的細(xì)胞膜和細(xì)胞器的過程,而這對于病毒的有效復(fù)制至關(guān)重要。

Image

結(jié)合冷凍電子斷層掃描和 Thermo Scientific Amira 軟件,海德堡大學(xué)研究小組以三維方式呈現(xiàn)細(xì)胞環(huán)境,并將單個 SARS-CoV-2 病毒顆粒和病毒組裝點(diǎn)的細(xì)節(jié)可視化。(研究成果的圖片由海德堡大學(xué)提供)

研究人員對病毒 RNA 和病毒復(fù)制的各個步驟進(jìn)行了分子水平的分析,獲得了在雙層膜囊泡中由雙鏈 RNA 所組成的網(wǎng)絡(luò)的細(xì)節(jié)。

感染細(xì)胞的冷凍電子斷層掃描

利用原位冷凍電子斷層掃描技術(shù)對 200 納米薄層中被病毒感染的細(xì)胞成像,研究人員發(fā)現(xiàn)了病毒 RNA 如何為自身復(fù)制創(chuàng)造必要條件,使其能夠快速繁殖,甚至免受免疫系統(tǒng)的攻擊。研究人員結(jié)合使用了Thermo Scientific Krios Cryo-TEM 、 Aquilos Cryo-FIB 和 Thermo Scientific Amira 軟件,重構(gòu)了細(xì)胞的三維環(huán)境,同時可以觀察到單個病毒顆粒以及病毒組裝位點(diǎn)的細(xì)節(jié)。

這些成果是建立在該團(tuán)隊前期利用冷凍電子斷層掃描對于病毒感染(如甲型流感和埃博拉)研究的經(jīng)驗之上的。

由于我們在冷凍電子斷層掃描方面的專業(yè)知識、海德堡大學(xué)內(nèi)配備的高質(zhì)量顯微鏡,以及綜合傳染病研究中心的良好合作環(huán)境,使我們能夠在疫情初期就開始著手對 SARS-CoV-2 感染的細(xì)胞進(jìn)行詳細(xì)的分子檢查。


——海德堡大學(xué)醫(yī)院研究員

Petr Chlanda 博士

研究人員在冠狀病毒研究方面的下一步是發(fā)現(xiàn)哪些蛋白質(zhì)參與了雙膜結(jié)構(gòu)的形成。了解SARS-CoV-2在宿主細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制周期是開發(fā)藥物限制其復(fù)制的關(guān)鍵所在,海德堡大學(xué)的研究人員使我們離這一目標(biāo)又近了一大步。



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