Как клетка связывает вирус: SARS-CoV-2 впервые под гелиевым ионным микроскопом

Ученые физического факультета Билефельдского университета впервые получили изображение коронавируса SARS-CoV-2 с помощью гелиевого ионного микроскопа. В отличие от более традиционной электронной микроскопии, образцы в гелиевой ионной микроскопии не нуждаются в тонком металлическом покрытии. Это позволяет особенно четко наблюдать взаимодействия между коронавирусами и клеткой-хозяином. Результаты исследования, проведенного совместно с учеными Медицинской школы OWL Билефельдского университета и Университета имени Юстуса Либиха в Гиссене, опубликованы в Beilstein Journal of Nanotechnology.

Коронавирусы крошечные — около 100 нанометров в диаметре. Обычно для изучения инфицированных клеток используется сканирующая электронная микроскопия (SEM). Однако у SEM есть недостаток: образец заряжается электростатически. Чтобы рассеять заряд с непроводящих образцов (например, вирусов), их необходимо покрыть электропроводящим слоем, например, золотом.

«Это проводящее покрытие изменяет поверхностную структуру образца. Гелиевая ионная микроскопия не требует покрытия и поэтому позволяет проводить прямое сканирование», — говорит профессор д-р Армин Гёльцхёзер. В гелиевом ионном микроскопе поверхность образца сканирует пучок ионов гелия. Этот метод также заряжает образец, но заряд можно компенсировать дополнительным облучением электронами. Кроме того, гелиевый ионный микроскоп имеет более высокое разрешение и большую глубину резкости.

В своем исследовании ученые заразили клетки (искусственно созданные из почечной ткани обезьяны) SARS-CoV-2 и изучили их в мертвом состоянии под микроскопом. «Наши изображения обеспечивают прямой вид на 3D-поверхность коронавируса и почечной клетки с разрешением в несколько нанометров», — говорит ведущий автор исследования, физик д-р Натали Фрезе.

Это позволило визуализировать взаимодействия между вирусами и клеткой. Результаты показывают, что с помощью гелиевой ионной микроскопии можно наблюдать, лежат ли отдельные коронавирусы на клетке или связаны с ней. Это важно для понимания защитных стратегий: инфицированная клетка может связывать размножившиеся внутри нее вирусы со своей мембраной при выходе, предотвращая их дальнейшее распространение.

«Гелиевая ионная микроскопия хорошо подходит для визуализации защитных механизмов клетки, которые происходят на клеточной мембране», — добавляет вирусолог профессор д-р Фридеман Вебер.

Гелиевая ионная микроскопия — сравнительно новая технология. В 2010 году Билефельдский университет стал первым в Германии, приобретшим такой микроскоп. Во всем мире эта технология до сих пор редко используется для изучения биологических образцов. «Наше исследование показывает, что здесь есть большой потенциал», — заключает Гёльцхёзер.