نشر باحثون من جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس في مجلة الخلية المرموقة أنهم تمكنوا من محاكاة بنية الفيروس بدقة عالية بحيث يمكن تمييز الذرات الفردية - وهو أول منشور على الإطلاق لتصوير الأنظمة البيولوجية في مثل هذه الدقة دقة.
وقال الباحث: "هذه هي الدراسة الأولى التي يتم فيها الحصول على صورة هيكلية على المستوى الذري باستخدام هذا المجهر فقط". "من خلال إظهار الفائدة الكبيرة لطريقة الفحص المجهري هذه، مهدنا الطريق لدراسات بيولوجية متنوعة للغاية."
باستخدام المجهر الضوئي القياسي، يمكنك الحصول على صورة مكبرة لعينة يتم عرضها من خلال العدسات. من ناحية أخرى، تكون بعض العينات صغيرة جدًا بحيث لا يمكنها تشتيت الضوء المرئي وبالتالي لا يمكن ملاحظتها بهذه الطريقة. ولرصد الأجسام التي يقل حجمها عن خمسمائة نانومتر، يتعين على العلماء استخدام أدوات أخرى، مثل مجهر القوة الذرية، الذي يستخدم طرفًا ذريًا صغيرًا للغاية للحصول على صورة عن طريق مسح سطح العينة، على غرار مجهر القوة الذرية. الطريقة التي يقرأ بها المكفوفون طريقة برايل.
باستخدام المجهر الإلكتروني، وهي طريقة مناسبة أخرى، يتم إطلاق شعاع من الإلكترونات نحو العينة، ويمر عبر المجمعات الفراغية وينعكس من المناطق المضغوطة. تقوم كاميرا رقمية بتتبع مسار الإلكترونات التي تمر عبر العينة للحصول على صورة ثنائية الأبعاد لها. ومن خلال تكرار هذه العملية بمئات الزوايا المختلفة، يستطيع الكمبيوتر الحصول على صورة ثلاثية الأبعاد للعينة بأعلى دقة.
من الممكن إعادة البناء الهيكلي الدقيق ثلاثي الأبعاد للأنظمة البيولوجية من خلال الفحص المجهري الإلكتروني بالتبريد لأن العينات يتم تجميدها بسرعة بحيث يمكن فحصها في بيئتها الأصلية ولأن المجهر يعمل في الفراغ، لأن الإلكترونات تتحرك بشكل أفضل في مثل هذا الوسط. تركز المقالة على الدراسة الهيكلية للفيروس المائي، وهو فيروس غير مغلف يسبب المرض في الأسماك والمحاريات، بهدف فهم أفضل لكيفية إصابة الفيروسات من هذا النوع بالخلايا المضيفة.
وقال عميد كلية الطب بجامعة كاليفورنيا: "نحن متحمسون للغاية بشأن الإنجاز الأخير الذي حققته هذه المجموعة البحثية". "إن القدرة على فهم بنية الفيروسات على المستوى الذري ستمهد الطريق لاستخدامها في مجال توصيل الأدوية وتقدم اختراعات معينة في مجال علاج الأمراض."
يمكن تقسيم الفيروسات إلى نوعين: تلك التي لها غلاف وتلك التي لا تحتوي عليه. الفيروسات المغلفة، والتي تشمل فيروسات الأنفلونزا والإيدز، محاطة بغشاء يشبه المظروف يستخدمه الفيروس للاندماج مع الخلية المضيفة وإصابتها. تفتقر الفيروسات غير المغلفة إلى هذا الغشاء، وبدلاً من ذلك تستخدم البروتين للاندماج مع الخلايا المضيفة وإصابتها.
يوضح الباحث: "من خلال فهم أفضل لهياكل الفيروسات، نأمل في تطوير الأدوية بثلاث طرق". "إذا تمكنا من فهم كيفية عمل الفيروسات، فيمكننا العثور على علاجات أو أدوية صغيرة يمكن أن تمنع العدوى؛ ثانياً، يمكننا صنع جزيئات شبيهة بالفيروسات مستقرة للغاية وغير ضارة لاستخدامها كعنصر في اللقاحات؛ وثالثًا، يمكننا تغيير خصائصها بحيث يمكنها نقل الأدوية بدلاً من نقل الأمراض. وفي الواقع، نحن نتعاون مع الأطباء والمهندسين من الجامعة لإعداد فيروسات للعلاج الجيني وتوصيل الأدوية"، يوضح الباحث الرئيسي. "في الأساس، نأمل في الاستفادة من ملايين السنين من التطور الذي جعل من الفيروسات أنظمة توصيل ذات كفاءة عالية."
ومن الصور ثلاثية الأبعاد ذات الدقة العالية، التي تم الحصول عليها بواسطة المجهر الإلكتروني بالتبريد، تمكنت مجموعة البحث من تحديد أن الفيروس ينشط مرحلة طلائعية لتنفيذ العدوى. في حالته غير النشطة، يكون لدى الفيروس غطاء من البروتينات الواقية التي تمت إزالتها خلال هذه المرحلة. وبمجرد إزالة الطبقة الخارجية، يتم تنشيط الفيروس ويصبح جاهزًا لاستخدام بروتين يعرف باسم "إصبع الإدخال" لإصابة الخلية.
يعد بحث المجموعة خطوة رائدة لعصر جديد من البيولوجيا الهيكلية حيث يمكن فهم العمليات البيولوجية المهمة. تمكنت المجموعة من اكتشاف هذه الوظيفة بفضل النموذج الهيكلي الدقيق الذي تم إنشاؤه بمساعدة الفحص المجهري الفريد. بالإضافة إلى الحصول على صورة حادة وواضحة للعينات، تتيح الطريقة محاكاة العينات في بيئتها الطبيعية، بحيث يكون النموذج الهيكلي مطابقًا للأصل. ومن منظور تقني، توضح هذه الدراسة أيضًا قوة هذا الفحص المجهري في إنشاء هياكل ثلاثية الأبعاد للأنظمة البيولوجية دون الحاجة إلى تحضير بلوري.
تعليقات 6
יפה
فقط "التمييز" من الكلمة للتمييز (الذرات الفردية) وليس "التشخيص" من الكلمة للتشخيص (الأمراض مثلا)
يبدو إنجازاً مذهلاً بالفعل، فقط من باب الفضول، كم من الوقت سيستغرق في رأيك من هذا الإنجاز حتى يتم تطوير أي دواء بسبب هذا الإنجاز وحتى نراه في السلة الصحية؟
وآمل أن يصل مثل هذا المجهر إلى إسرائيل.
ما الجديد؟ أعلم أنهم يقومون بإجراء SEM بالتبريد في التخنيون أيضًا...
ربما تقصد التصوير ثلاثي الأبعاد؟
مدهش !
هل يمكنك أيضًا نشر الصور في المجلة؟
أي أن الحكماء من النوع الذي له قوقعة.