Κορωνοϊός: Προηγμένο μικροσκόπιο δίνει την πρώτη 3D απεικόνιση. The structure of the novel coronavirus SARS-CoV-2

Η επεξεργασία δεδομένων ηλεκτρονικής μικροσκοπίας δίνει εικόνες θεαματικής λεπτομέρειας. Image of SARS-CoV-2 Atomistic model made by Nanographics GmbH.

Δεν πρόκειται για τρισδιάστατο μοντέλο, αλλά για την πρώτη άμεση απεικόνιση του SARS-CoV-2 σε τρεις διαστάσεις.

Η θεαματική εικόνα παρουσιάστηκε από την αυστριακή εταιρεία Nanographics, η οποία επεξεργάστηκε δεδομένα που συλλέχθηκαν με την τεχνική της κρυοηλεκτρονικής μικροσκοπίας.

Διακριτικό όριο

Image of SARS-CoV-2 Atomistic model made by Nanographics GmbH.

Ο ιός που πήρε πανδημικές διαστάσεις και αναστάτωσε την ανθρωπότητα είναι αδύνατο να γίνει ορατός με οπτικό μικροσκόπιο, δεδομένου ότι το μέγεθός του –περίπου 100 νανόμετρα ή δισεκατομμυριοστά του μέτρου- είναι μικρότερος από το μήκος κύματος του ορατού φωτός.

Τη λύση για αυτά τα μεγέθη προσφέρει η ηλεκτρονική μικροσκοπία, η οποία μετρά πώς το υπό εξέταση δείγμα εκτρέπει τα ηλεκτρόνια με τα οποία βομβαρδίζεται. Η τεχνολογία των ηλεκτρονικών μικροσκοπίων συνεχίζει να βελτιώνεται εδώ και δεκαετίες και πλέον πλησιάζει το επίπεδο της ατομικής ανάλυσης.

Η Nanographics, εταιρεία που ιδρύθηκε από ερευνητές του Τεχνικού Πανεπιστημίου της Βιέννης, αξιοποίησε δεδομένα που προσέφερε η ομάδα του Σάι Λι στο Πανεπιστήμιο Τσινγκούα του Πεκίνου.

Κατάψυξη

Η 3D απεικόνιση βασίστηκε σε ψηφιακά δεδομένα ηλεκτρονικής μικροσκοπίας. Image of SARS-CoV-2 Atomistic model made by Nanographics GmbH.

Οι κινέζοι ερευνητές χρησιμοποίησαν την τεχνική της κρυοηλεκτρονικής μικροσκοπίας, στην οποία το δείγμα καταψύχεται πριν εξεταστεί.

Η αυστριακή εταιρεία ανέλαβε στη συνέχεια να επεξεργαστεί τα δεδομένα και να αφαιρέσει τον θόρυβο που προκαλεί το αλατούχο διάλυμα μέσα στο οποίο είχαν πακεταριστεί χιλιάδες αντίγραφα του ιού.

This is the first time you can see real (flash-frozen) coronavirus in 3D. Viruses are very small. One thousand of them lined up next to each other would be as thick as a single hair. When scientists look for ways how to fight a virus, they use detailed 3D models. But can we see a virus for real? With cryo-em tomography and the visualization technology developed at nanographics, we can! Cryo-EM tomography data is pretty noisy, but that didn't stop us. We used machine learning and advanced visualization algorithms to show you the most detailed view of a real SARS-CoV-2 virion, in 3D, directly from the electron microscopy scans. Instead of photons of visible light, which give things colors, this scan is made with electrons. That means that the scan does not have any color information. We added artificial colors to distinguish individual parts of the virion, which would otherwise blend in together. Credit: Too Dope for Microscope

Η ποιότητα του αποτελέσματος είναι τόσο υψηλή ώστε μπορεί κανείς να διακρίνει ακόμα και τις πρωτεΐνες-ακίδες που προεξέχουν από την επιφάνεια του ιού και επιτρέπουν την είσοδό του στα ανθρώπινα κύτταρα.

Οι μέθοδοι που επέτρεψαν τη δημιουργία της εικόνας θα μπορούσαν να αποδειχθούν χρήσιμες στην ταχεία ανάλυση δεδομένων μικροσκοπίας, δήλωσε ο Ιβάν Βαϊόλα του Τεχνικού Πανεπιστημίου της Βιέννης.

Η ομάδα του συνεργάζεται τώρα με το αμερικανικό Ινστιτούτο Scrippes και το Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Σαουδικής Αραβίας για την ανάπτυξη λογισμικού δημιουργίας δομικών μοντέλων πρωτεϊνών και άλλων βιομορίων.

Πηγές: https://nanographics.at/projects/sars-cov-2/ - https://www.tovima.gr/2021/01/19/science/koronoios-proigmeno-mikroskopio-dinei-tin-proti-3d-apeikonisi/