应用分享丨冷冻电子断层扫描和三维重构软件推动新冠病毒基础研究

在过去的一年里，研究人员使用冷冻电镜技术 (cryo-EM) 对 SARS-CoV-2 病毒进行分析。在此之前，同样的技术也应用于寨卡、埃博拉和人类免疫缺陷病毒等主要病毒的研究。赛默飞包括Krios 在内的冷冻电镜，已经应用于突破性的新冠病毒研究中，例如最近由海德堡大学的研究小组所发表的文章。

强大的成像技术推动了新冠病毒研究

2020 年，该团队快速展开研究以理解病毒如何通过改变感染细胞以实现有效繁殖，他们的研究结果阐述了 SARS-CoV-2 在宿主细胞内的复制特征，取得了重大科研进展。

使用可得到纳米分辨率分子结构的冷冻电子断层扫描 (cryo-ET)，研究人员揭示了 SARS-CoV-2 如何改变被感染细胞的细胞膜和细胞器的过程，而这对于病毒的有效复制至关重要。

结合冷冻电子断层扫描和 Thermo Scientific Amira 软件，海德堡大学研究小组以三维方式呈现细胞环境，并将单个 SARS-CoV-2 病毒颗粒和病毒组装点的细节可视化。（新冠病毒研究成果的图片由海德堡大学提供）

研究人员对病毒 RNA 和病毒复制的各个步骤进行了分子水平的分析，获得了前所未有的在双层膜囊泡中由双链 RNA 所组成的网络的细节。

感染细胞的冷冻电子断层扫描

利用原位冷冻电子断层扫描技术对 200 纳米薄层中被病毒感染的细胞成像，研究人员发现了病毒 RNA 如何为自身复制创造必要条件，使其能够快速繁殖，甚至免受免疫系统的攻击。研究人员结合使用了Thermo Scientific Krios Cryo-TEM 、 Aquilos Cryo-FIB 和 Thermo Scientific Amira 软件，重构了细胞的三维环境，同时可以观察到单个病毒颗粒以及病毒组装位点的细节。

这些成果是建立在该团队前期利用冷冻电子断层扫描对于病毒感染（如甲型流感和埃博拉）研究的经验之上的。

“由于我们在冷冻电子断层扫描方面的专业知识、海德堡大学内配备的高质量显微镜，以及综合传染病研究中心的良好合作环境，使我们能够在新冠疫情初期就开始着手对 SARS-CoV-2 感染的细胞进行详细的分子检查。”

——海德堡大学医院研究员

Petr Chlanda 博士

研究人员在冠状病毒研究方面的下一步是发现哪些蛋白质参与了双膜结构的形成。了解SARS-CoV-2在宿主细胞内的复制周期是开发药物限制其复制的关键所在，海德堡大学的研究人员使我们离这一目标又近了一大步。