Протягом останнього року дослідники звернулися до кріоелектронної мікроскопії (кріо-ЕМ), щоб покращити розуміння вірусу SARS-CoV-2, як це робили з іншими небезпечними вірусами, такими як Зіка, Ебола та Вірус Імунодефіциту Людини. Кріоелектронні мікроскопи виробництва компанії Thermo Scientific, включаючи Krios Cryo-TEM, були використані при проведенні проривних досліджень щодо природи та поведінки коронавірусу, таких як нещодавно опубліковані групою дослідників з Гейдельберзького університету.
Дослідження коронавірусу, що підтримуються потужною візуалізацією
У 2020 році ця наукова група мала на меті зрозуміти, як вірус змінює заражені клітини для досягнення ефективного розмноження, і зробила значний прогрес, характеризуючи реплікацію SARS-CoV-2 всередині клітин-господарів.
Використовуючи кріоелектронну томографію (кріо-ЕТ), техніку кріоелектронної мікроскопії, яка забезпечує тривимірні зображення молекулярних структур з нанометровою роздільною здатністю, дослідники виявили, як SARS-CoV-2 змінює клітинні мембрани та органели заражених клітин, що є критично важливим для ефективної реплікації.
Дослідники провели молекулярний аналіз вірусної РНК та окремі етапи реплікації вірусу, щоб отримати безпрецедентні деталі сітки, що складається з дволанцюжкової РНК всередині двомембранних везикул.
Кріоелектронна томографія інфікованих клітин
Використовуючи in situ кріо-ET для візуалізації 200-нанометрових тонких шарів заражених вірусом клітин, дослідники виявили, як вірусна РНК створює необхідні фактори для її реплікації, дозволяючи їй швидко розмножуватися і, можливо, навіть захищати себе від атак імунної системи. Використовуючи прилади Thermo Scientific Krios Cryo-TEM та Aquilos Cryo-FIB у поєднанні з програмним забезпеченням Thermo Scientific Amira, вони створили тривимірне клітинне середовище, одночасно візуалізуючи окремі частинки вірусу та деталі місць скупчення вірусу.
Ці відкриття побудовані на попередньому досвіді команди з вивчення вірусних інфекцій, таких як грип А та Ебола. «Завдяки нашому досвіду в області кріоелектронної томографії, чудовим мікроскопам в університетському містечку Гейдельберзького університету та навколишньому середовищу в Центрі інтегративних досліджень інфекційних хвороб ми змогли розпочати детальні молекулярні дослідження заражених SARS-CoV-2 клітин безпосередньо на початку пандемії коронавірусу », – сказав дослідник Гейдельберзької університетської лікарні д-р Петр Чланда.
Наступним кроком групи у дослідженні коронавірусу є виявлення, які білки беруть участь у формуванні подвійних мембранних структур. Характеристика циклу реплікації SARS-CoV-2 всередині клітини хазяїна є ключовою для розробки ліків, що обмежують їх розмноження, – і дослідники Гейдельберзького університету зробили великий крок до цієї мети.