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電鏡技術(shù)—讓病毒無所遁形
2020年，似乎來得更艱難一點(diǎn)。從去年12月份開始，新冠肺炎疫情（COVID-19）就像龍卷風(fēng)一樣席卷中國乃至*，當(dāng)前已在100多個(gè)國家地區(qū)蔓延，病例數(shù)超10萬。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)總理赴中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院病原生物學(xué)研究所考察，通過透射電鏡觀察新冠病毒
疫情之下，奔跑在一線的有我們的白衣天使，也有爭分奪秒的科研人員。而在整個(gè)疫情的防控防治過程中，電鏡技術(shù)，讓病毒無所遁形。
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，中國疾控中心通過對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)流程簡單，檢測速度快。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
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的全長三維結(jié)構(gòu)，同時(shí)解析了S蛋白RBD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，打開細(xì)胞大門”。
了解了鎖的結(jié)構(gòu)，接下來，就可以有針對性地設(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)染類似，但是樣品終要經(jīng)過投入冷凍，在低溫電鏡下進(jìn)行觀察。
徠卡的EM GP2，就是一款專業(yè)的投入冷凍儀，通過對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