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電鏡技術(shù)—讓病毒無(wú)所遁形
2020年,，似乎來(lái)得更艱難一點(diǎn)。從去年12月份開(kāi)始,，新冠肺炎疫情（COVID-19）就像龍卷風(fēng)一樣席卷中國(guó)乃至*,，當(dāng)前已在100多個(gè)國(guó)家地區(qū)蔓延，病例數(shù)超10萬(wàn),。新冠肺炎疫情構(gòu)成大流行的威脅“已經(jīng)變得非常真實(shí)”,。
疫情防治防控關(guān)鍵階段，總理為什么特意去電鏡室,？
2020年2月9日,，LI克強(qiáng)總理赴中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院病原生物學(xué)研究所考察,，通過(guò)透射電鏡觀察新冠病毒
疫情之下，奔跑在一線(xiàn)的有我們的白衣天使,，也有爭(zhēng)分奪秒的科研人員,。而在整個(gè)疫情的防控防治過(guò)程中，電鏡技術(shù),，讓病毒無(wú)所遁形,。
負(fù)染色技術(shù)—鑒定病毒形態(tài)
為什么是冠狀病毒？
電鏡給了一個(gè)很重要的指標(biāo)：病毒形態(tài),。
1月6日,，中國(guó)疾控中心通過(guò)對(duì)臨床患者分離毒株樣品進(jìn)行電鏡負(fù)染色，發(fā)現(xiàn)了病毒的存在,，且形狀與冠狀病毒相似,，直徑80-120nm，表面有皇冠一樣的突起,，這就給我們一個(gè)很重要的方向指示,。隨后，根據(jù)核酸序列比對(duì)以及其他鑒定方法,，宣布新型冠狀病毒肺炎疫情爆發(fā),。
負(fù)染色技術(shù)可以鑒別病毒形態(tài)、純度和濃度,。
負(fù)染技術(shù)流程簡(jiǎn)單,，檢測(cè)速度快。一般幾分鐘就可以完成,。
載網(wǎng)要求：
1,、 載網(wǎng)親水：商業(yè)化載網(wǎng)表面有油脂，懸液樣品鋪不開(kāi)
2,、 碳膜載網(wǎng)：促進(jìn)樣品顆粒均勻分布
徠卡高真空鍍膜儀,，一機(jī)兩用：鍍膜+輝光放電
EM ACE系列鍍膜儀
負(fù)染技術(shù)—徠卡解決方案
冷凍電鏡技術(shù)—指導(dǎo)藥物和疫苗設(shè)計(jì)
新冠病毒表面的S蛋白，是侵染宿主的關(guān)鍵蛋白,，與SARS病毒S蛋白一樣,，都將宿主細(xì)胞表面的“血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2（ACE2）”作為侵入細(xì)胞的關(guān)鍵受體。了解S蛋白的結(jié)構(gòu),，弄清楚S蛋白與ACE2的作用方式,，是藥物開(kāi)發(fā)和疫苗設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。
2月15日,，德克薩斯大學(xué)*分校McLellan團(tuán)隊(duì)獲得了新冠病毒S蛋白三維結(jié)構(gòu),，分辨率達(dá)3.5埃，確定了該S蛋白是由S1和S2組成的三聚體,。RBD是受體結(jié)合區(qū)域,，存在多種構(gòu)象狀態(tài),。與SARS病毒S蛋白比較，兩者是不同的,，但整體上仍具有較高的相似度,。
隨后，作者又分別分析了兩個(gè)病毒S蛋白與ACE2的親和力,，新冠病毒S蛋白與ACE2的KD（平衡解離常數(shù)）是14.7nM,，SARS病毒S蛋白與ACE2的KD是324.8nM，KD越高,，親和力越低,，暗示著新冠病毒的傳染性要高于SARS病毒。
3月1日,，華盛頓大學(xué)David Veesler團(tuán)隊(duì)根據(jù)S蛋白存在多種構(gòu)象,，重構(gòu)了3.0埃的close構(gòu)象，以及3.3埃的打開(kāi)單個(gè)SB區(qū)的三聚體,。
結(jié)果表明,，新冠病毒S胞外區(qū)表現(xiàn)為一個(gè)16nm長(zhǎng)的三聚體，三角形截面,，與SARS病毒S蛋白非常相似,。很多序列是保守的，設(shè)計(jì)針對(duì)這一結(jié)構(gòu)功能的抗體,，可能會(huì)交叉反應(yīng)中和這兩種病毒以及其他相似的冠狀病毒,。
同時(shí)還發(fā)現(xiàn)S1和S2邊界處存在四個(gè)氨基酸殘基插入，從而引入了新的蛋白酶切位點(diǎn),。這就可能會(huì)增強(qiáng)病毒的可傳播性,，更加科學(xué)地解釋了新冠病毒傳染力強(qiáng)的問(wèn)題。
2月19日,，西湖大學(xué)周強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)獲得了ACE2的全長(zhǎng)三維結(jié)構(gòu),，同時(shí)解析了S蛋白R(shí)BD和ACE2的復(fù)合物三維結(jié)構(gòu)，看清楚了它們的相互作用方式,，這一步正式揭開(kāi)了新冠病毒入侵人體細(xì)胞的神秘面紗,。
“S蛋白像一座橋橫跨在ACE2表面，又像病毒的一只手,，緊緊抓住ACE2,，打開(kāi)細(xì)胞大門(mén)”。
了解了鎖的結(jié)構(gòu),，接下來(lái)，就可以有針對(duì)性地設(shè)計(jì)鑰匙,，設(shè)計(jì)藥物和指導(dǎo)疫苗的研發(fā),。
技術(shù)流程與負(fù)染類(lèi)似,，但是樣品終要經(jīng)過(guò)投入冷凍，在低溫電鏡下進(jìn)行觀察,。
徠卡的EM GP2,，就是一款專(zhuān)業(yè)的投入冷凍儀，通過(guò)對(duì)樣品的單邊或雙邊的平行吸附,，實(shí)現(xiàn)樣品的快速均勻冷凍,。包括生物樣品，工業(yè)溶劑,、懸濁液,、乳濁液、膠體樣品等,。
冷凍電鏡技術(shù)—徠卡解決方案
結(jié)果展示：
樣品：蛋白
觀察方式：cryo TEM
樣品：病毒
觀察方式：cryo TEM
樣品：纖維
觀察方式：cryo TEM
樣品：細(xì)菌
觀察方式：cryo TEM