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长三角G60激光联盟导读
据悉 ， 研究人员发现了在病毒攻击前的瞬间观察病毒的方法 。
入侵者在没有将脚放进去的情况下瞄准目标 ， 寻找进入点 。 但这个入侵者不是你的典型窃贼 。 这是一种病毒 。
通过每秒1000次的精确定位 ， 这段视频拍摄了两分钟半的时间 ， 显示了一个微小的病毒颗粒 ， 比一粒沙子小数千倍 ， 它在紧密堆积的人体肠道细胞中蹒跚而行 。
在短暂的一瞬间 ， 病毒与细胞接触 ， 并沿着细胞表面掠过 ， 但在再次跳跃之前不会粘附 。 约翰逊说 ， 如果这是一次真正的入室盗窃 ， “这将是窃贼还没有打破窗户的地方 。 ”
【Nature 子刊：研究人员通过高速 3D 单病毒跟踪捕获病毒-细胞相互作用的起点】3D跟踪和成像（3D TrIm） 。 来源：Nature Methods (2022). DOI: 10.1038/s41592-022-01672-3
Johnson是杜克大学化学助理教授Kevin Welsher领导的团队的一员 。 他们与Welsher的博士后助理Jack Exell 及其同事一起 ， 想出了一种方法 ， 可以在病毒接近细胞目标时捕捉到病毒的实时3D画面 。 他们的研究今天发表在《Nature Methods》杂志上 。
我们每天吸入、摄入和吸收数百万种病毒 。 大多数病毒是无害的 ， 但其中一些病毒——比如导致流感或covid -19的病毒——会让我们生病 。
长达一分钟的高分辨率3D追踪和体积活细胞成像揭示了VSV-G VLP与细胞表面的瞬时接触 。
当病毒与细胞结合并进入细胞时 ， 感染就开始了 ， 在那里病毒劫持细胞机制并复制自己 。 但Johnson说 ， 在病毒侵入细胞之前 ， 它必须先到达细胞 。
这通常意味着要穿过气管和肠道的细胞和黏液保护层——这是人体抵御感染的第一道防线 。
研究人员想了解病毒是如何突破这些防线的 。 “病毒如何穿越这些复杂的屏障?”骗人说 。 但他补充说 ， 在感染开始之前的这些关键的早期时刻 ， 用现有的显微镜方法一直很难观察 ， 如果不是不可能的话 。
VSV-G VLP结合 。
部分原因是 ， 与细胞内拥挤的空间相比 ， 病毒在细胞外不受限制的空间中移动的速度要快两到三个数量级 。 从成像的角度来看 ， 让事情变得更加棘手的是 ， 病毒比它们感染的细胞小上百倍 。
“这就是为什么这个问题很难研究 ， ”Johnson说 。 在显微镜下 ， “就像你试图给一个站在摩天大楼前的人拍照一样 。 你不可能只靠一张照片就能看到整座摩天大楼 ， 还能看到前面人的细节 。 ”
因此 ， 该团队开发了一种名为3D跟踪和成像显微镜(3D- trim)的新方法 ， 它基本上将两台显微镜结合在了一起 。 第一台显微镜“锁定”快速移动的病毒 ， 以每秒数万次的速度在病毒周围扫描激光 ， 计算并更新病毒的位置 。 当病毒在浑浊的细胞表面反弹和翻滚时 ， 显微镜级会不断调整以保持聚焦 。
病毒与细胞突起的相互作用 。
第一个显微镜跟踪病毒 ， 第二个显微镜拍摄周围细胞的3D图像 。 Welsher说 ， 这种组合效果类似于用谷歌地图导航:它不仅显示你当前的位置 ， 还显示地形、地标和陆地的整体布局 ， 而且是3D的 。
通过他们的方法 ， 研究人员不能仅仅观察一个健康人从被感染者的咳嗽或打喷嚏中吸入病毒颗粒 。 首先 ， 他们必须在病毒上贴上一个特殊的荧光标签 ， 然后才能追踪病毒——显微镜追踪的是发光点的移动 。 目前 ， 他们每次只能追踪病毒几分钟 ， 然后病毒就会变暗 。
Welsher说 ， 他希望这项技术能使跟踪病毒的活动成为可能 ， 而不仅仅是在封面上 ， 而是在更真实的类似组织的环境中 ， 感染首先发生 。
VSV-G VLP通过多层上皮细胞扩散 。
“这是这种方法的真正希望 ， ”Welsher说 。 “我们认为这是我们现在有可能做的事情 。 ”
来源：Courtney Johnson et al Capturing the start point of the virus–cell interaction with high-speed 3D single-virus tracking Nature Methods (2022). DOI: 10.1038/s41592-022-01672-3
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