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感染1億人的惡魔… 新冠病毒3D恐怖模樣公開

清華團隊與阿拉伯團隊合作,將新冠病毒以3D、高清大圖的方式,首次公開在世人眼前。
(取材自量子位)
清華團隊與阿拉伯團隊合作,將新冠病毒以3D、高清大圖的方式,首次公開在世人眼前。 (取材自量子位)

全球新冠疫情確診人數突破1億,來自清華生命科學學院的7人團隊(李賽實驗室),與阿拉伯的CV團隊合作,展示迄今為止最完整的新冠病毒真實形象,以3D、高清大圖,逼真揭示新冠病毒的樣子。

量子位據紐約時報報導,2020年10月,這項由李賽實驗室與李蘭娟院士共同完成的研究,成功登上「細胞(Cell)」雜誌。其研究成果,為這次最新的3D病毒科普影像提供基礎。

從外表來看,病毒像一個巨大的球,表面分布著刺突蛋白(紅色部分),可以自由擺動。如果將病毒剖開一部分來看,可以發現,新冠病毒的平均直徑約為100nm。而在病毒內部,RNA纏繞在有序排列的核糖核蛋白複合物(RNP)上。

當病毒進入人體時,其表面的刺突蛋白,幾乎在一瞬間就能與人體細胞表面的ACE2受體結合,解開細胞膜的防護,從而與細胞膜發生融合。

這種效果圖,是利用李賽實驗室此前解析的新冠病毒全病毒3D結構,再藉助阿拉伯阿卜杜拉國王科學技術大學(KAUST)伊萬維奧拉團隊的納米圖形技術,將這些病毒樣本掃描結果轉化成3D可視化圖像,展示病毒原本的形狀。

在完成數據的收集及病毒在活動時的形態描述後,研究團隊將這些3D影像交由奧地利Nanographics,製成最終的科普視頻。

能如此清晰地還原出病毒原本的面貌,最重要是通過冷凍電鏡斷層成像、和電子斷層平均重構技術,獲得新冠病毒的全病毒3D結構。

在清華大學的實驗室中,滅活新冠病毒被置於冷凍電鏡下,每旋轉3°就需要拍攝一張照片,總共拍攝41張。不僅如此,研究人員還需要向病毒內部「打手電」,穿過囊膜,照亮病毒內部核糖核蛋白複合物的排列結構。

這次研究中,李賽團隊創新性地發現,新冠病毒的刺突蛋白分布隨機、且具有柔性,可以像鏈錘一樣在病毒表面自由擺動、甚至遊走。這在囊膜病毒(包括天花、乙肝、丙肝、艾滋、狂犬、新冠病毒等)中,還是首次發現。

刺突蛋白擺動的特徵,會讓新冠病毒在攻擊細胞時更具靈活性,這可能是它高傳染性的原因之一。

紐約時報 疫情 華生

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