北京交通大学最新文章解析电子显微镜技术

　　

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生物通报道：电子显微镜技术的优势在于微观测试的直观、 快速与准确, 因此成为新发传染病及生物反恐一线工作的重要平台基础，来自北京交通大学理学院生命科学与生物工程研究院等处的研究人员在分析技术优势的基础上, 着重介绍了电子显微镜技术对病毒学发展的历史贡献、在病毒鉴别诊断中的作用、对特殊病毒抗原的定位、对病毒-宿主细胞的相互作用以及病毒形态发生学的研究。

电子显微镜技术(electron microscopy, EM)对于人类认识病毒和病毒性传染病起了巨大的作用, 尽管有时会被认为费力、 过时或者不必要, 但由于其检测周期短(负染)并且可以辨别未知病原体归属, 因此适用于新发病原体监测的第一线. 形态学是病毒分类的重要依据. 电子显微镜赋予病毒超微结构特征以及形态发生的可视性, 这些信息对未知病原体的临床诊断非常宝贵。

电子显微镜的应用已经有接近100年的历史, 常规应用于直径在15 nm以上微粒的形貌表征和结构分析, 而病毒的大小恰好在此范围之内. 透射电子显微镜 (transmission electron microscope, TEM)和扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)分别用于内部结构和外表形貌观察. TEM观察病毒的效果优于 SEM, TEM 可以同时获得病毒内部/外部的二维信息, 而 SEM 仅仅局限于病毒表面的三维信息. 结合形态观察的高分辨率和各种制样技术, 电子显微镜逐渐可以满足超微分析、动态观察和定量检测的需求. 除了分辨病毒结构, 电子显微镜还可以分析病毒形态发生。

在这篇文章中，研究人员在分析技术优势的基础上, 着重介绍了电子显微镜技术对病毒学发展的历史贡献、在病毒鉴别诊断中的作用、对特殊病毒抗原的定位、对病毒-宿主细胞的相互作用以及病毒形态发生学的研究, 并指出, 电子显微镜诊断是建立在结合临床资料以及光学显微镜和共聚焦显微镜综合数据基础之上的, 避免操作不当造成的人工假象和错误结果是克服技术的局限性从而发挥其优势的重要保证。

作者指出，EM是临床病毒学及其基础研究的重要和支持性工具, 尤其对于新发和未知病原体的研究. 主要体现在新发传染病的病原诊断、病原体的结构特征展示和形态发生研究以及抗病毒药物设计和基因治疗中超微结构的对比分析。

作者表示，这篇文章仅仅阐述了基本原理, 实际操作效果则与技术人员的基本功和形态学诊断经验密切相关. 同时, EM 研究必须结合病例的临床数据和常规组织病理分析. 尽管单独Cryo-EM 并不适合做病原学诊断, 但是 EM, IEM 和Cryo-EM 的联合应用在很大程度上能够发挥电子显微镜技术的优势并克服其局限性。

原文摘要：

张莹, 洪涛, 宋敬东, 等. 电子显微镜技术—病毒结构与形态研究及快速诊断的基础平台. 中国科学: 生命科学, 2013, 43: 719–729
Zhang Y, Hong T, Song J D, et al. Electron microscopy: essentials for viral structure, morphogenesis and rapid diagnosis. Sci China Life Sci, 2013, 56: 421–430, doi: 10.1007/s11427-013-4476-2