“泡泡成像法”窥探病毒内部结构
摘要: 自从显微镜发明以来，科学家们一直在努力看清并探索更小更细微的结构，来研究人体细胞、细菌、病毒内部的具体运行机制。现在，这种努力取得了又一重大进展。
| 自从显微镜发明以来，科学家们一直在努力看清并探索更小更细微的结构，来研究人体细胞、细菌、病毒内部的具体运行机制。现在，这种努力取得了又一重大进展。作为美国国立卫生研究院（National Institutes of Health）的组成机构，美国国家关节炎、肌肉骨骼病及皮肤病研究所（National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases，NIAMS）的研究人员成功发现了一种一窥病毒内部结构的新方法，而此前人们一直无法看清楚病毒的内部结构。该成果发表在本月13日的《科学》杂志上。 对于极其细小微粒的观察和成像，可以使用低温电子显微（Cryo-electron microscopy ，cryo-EM）技术。比如，可使用该技术观察病毒表面的微观结构。这一技术可以帮助科研人员更好的理解疫苗的作用机理。但是它对病毒内部的结构观察则作用有限。据NIAMS结构生物学研究所实验室（the NIAMS Laboratory of Structural Biology Research）的阿拉斯达尔·史蒂文（Alasdair Steven）介绍说，原因在于冷冻电子显微技术的成像原理。“低温电子显微是利用辐射来成像的。然而，辐射剂量太低，会导致看不清楚组织的内部结构，剂量太高又会对病毒造成伤害，从而破坏我们本想观察的原有结构。” 为了解决这一问题，史蒂文的研究团队与位于巴尔的摩的马里兰大学医学院（University of Maryland Medical School）的琳赛·布莱克（Lindsay Black）博士展开合作，将本来是麻烦的辐射变成了成像的工具。病毒的组成成分是核酸（DNA或RNA），以及由核酸的编码规则编码的蛋白质。研究人员发现，病毒内部的蛋白质对于辐射伤害的反应要比DNA敏感。
他们首先对病毒使用低剂量辐射，记录下内部结构并不清楚的成像。然后再使用高剂量辐射，“这时我们发现病毒的内部结构就像充满泡泡的圆柱体。”然后再使用3D计算机重构并叠加图像。尽管内部结构已经被破坏，研究人员仍然能获得清晰的病毒结构。观察人士将此法成为“泡泡成像法”。 研究团队预测，这种“泡泡成像”技术的应用将可能引领一系列新疗法的出现。除了用于研究病毒的内部结构外，低温电子显微技术还可以用来观察人体细胞内的蛋白质和DNA之间的交互活动。这一发现的其中一个最让人期待的应用方向，是辨别人体内的癌细胞和非癌细胞。“这将促使人们以一个全新的方式重新理解细胞生物学。”史蒂文说。  已同步至 update的微博 |
