г. Минск, 220 073, ул. Скрыганова, 14, помещение номер 23
Россия
+7 (969) 077-72-72
Беларусь
+375 (17) 270-07-81
+375 (29) 626-19-06
Атомно-силовая микроскопия (АСМ) - это неразрушающий и неинтрузивный метод визуализации, используемый в том числе для сложной структуры микроорганизмов, таких как вирусы, с необычайно высоким разрешением. Используя АСМ, исследователи могут идентифицировать и изучать мембраны, РНК и ДНК, а также белковые комбинации и их подструктуры. Также возможно визуализировать расположение белка в капсомерах капсидов вируса с помощью АСМ.
Раннее и точное обнаружение вирусов имеет решающее значение для предотвращения дальнейших осложнений и обеспечения эффективного лечения в случаях острых инфекций, таких как коронавирусная инфекция COVID-19. Использование АСМ для обнаружения вирусов играет ключевую роль в эпидемиологических или клинических условиях, в которых чрезвычайно важен быстрый диагноз. Одним из недавних примеров, когда АСМ позволил провести структурную идентификацию интактных вирусных частиц, является эпидемия гриппа H1N1 в Мексике и США в 2011 году.
Исследование, проведенное Портером и его коллегами в 2006 году, продемонстрировало способность АСМ и других методов обнаруживать патогены, присутствующие в сложных биологических средах. АСМ позволил визуализировать и анализировать напрямую мелкие вирусы размером около нанометра на гладкой поверхности. Показания микроскопа также помогли оптимизировать субстрат для FCV - кошачего калицивируса, с пределом обнаружения 3 × 10-6 FCV / мл.
Рост вирусов на инфицированных клетках и необычная морфология некоторых мутантных вирусов также были изучены с помощью топологических 3D-изображений, полученных с использованием этой техники. АСМ также позволяет получать изображения образцов вируса на поверхности клеток на месте, в жидкостях и воздухе или после гистологических процедур.
В настоящее время для визуализации морфологии вируса широко используются два ключевых метода: электронная микроскопия (ЭМ) и рентгеноструктурный анализ.
Дифракция рентгеновских лучей позволяет получать изображения структурных деталей на атомном уровне с очень высоким разрешением, а в некоторых случаях может даже демонстрировать взаимодействие между белками и нуклеиновой кислотой. Однако при использовании этого метода для изучения структуры вируса существуют некоторые ограничения.
Во-первых, перед применением этого метода необходимо кристаллизовать вирус, что невозможно при изучении вирусов со сложной, асимметричной структурой. Большие вирусы (диаметром более 1000 Å) не могут быть изучены с помощью дифракции рентгеновских лучей. В результате этот метод может быть применен только к небольшим вирусам, имеющим симметричную структуру, хотя он может быть объединен с другими методами, такими как ЭM или АСМ, чтобы обеспечить более точные результаты.
Электронная микроскопия (ЭМ) используется для анализа вирусных структур двумя способами: трансмиссионная ЭМ и криоэлектронная микроскопия (крио-ЭМ). В трансмиссионной ЭМ изображения вирусов или инфицированных клеток на субстратах получают после тонкого среза, а в криоэлектронной микроскопии (крио-ЭМ) несколько изображений частиц с низкой дозой восстанавливаются. За прошедшие годы криоэлектронная микроскопия была усовершенствована с использованием сложных математических методов для анализа изображений в малых дозах.
Передача ЭМ включает обезвоживание, фиксацию и окрашивание тяжелых металлов с целью повышения контрастности на изображениях, что является основным недостатком использования этого метода. Крио-ЭМ также имеет некоторые недостатки, он в основном используется для изучения небольших вирусов с икосаэдрической симметрией и дает «среднюю» структуру, а не индивидуальную.
Тем не менее, крио-ЭМ можно сделать более мощным, комбинируя его с другими методами, такими как дифракция рентгеновских лучей, хотя следует проявлять осторожность при анализе комбинированных результатов, поскольку оба метода дают статические и «средние» изображения структуры.
По сравнению с дифракцией рентгеновских лучей и ЭМ, АСМ и крио-АСМ являются весьма перспективным методом. Основным преимуществом такого микроскопа является его простой физический принцип работы. В отличие от других методов, он недорогой в установке и применении для использования на биологических образцах, поскольку имеет небольшие размеры.
г. Минск, 220 073, ул. Скрыганова, 14,
помещение номер 23
+7 (969) 077-72-72 (WhatsApp)
+375 (17) 270-07-81
+375 (29) 626-19-06
info@ilpa-tech.ru