利用Nanoimager在生物安全柜中觀測活病毒的應用

導讀：

新型冠狀病毒的出現(xiàn)將病毒又一次帶入了人們的視線。此時此刻，醫(yī)務工作者正奮戰(zhàn)在前線全力救治，科研人員也在積極地對病毒進行研究并研發(fā)有效藥物。那么關于病毒研究，你想知道它的痛點是什么嗎？如何找到安全妥善的解決方案？下面讓我們一同探討。
 
一、病毒研究中的痛點

病毒是一種可以在其它生物體間傳播并感染生物體的微小生物，在此研究過程中一直存在幾大痛點：

1. 多數(shù)病毒具有危險性
2. ，國際上將生物實驗室按照生物安全水平（Biosafety level，BSL）從低到高分為P1（Protection level 1），P2，P3和P4四個等級。對于一些高危病毒，如禽流感病毒、新型冠狀病毒、埃博拉病毒等的研究，通常必須在昂貴的P3或P4實驗室進行。
3. 病毒顆粒微小，難以觀測
4. 100 nm，由于它的大小低于光衍射極限，分辨率在200-250nm的光學顯微鏡沒法觀測，需要分辨率原低于100nm的顯微鏡才可以。

 
二、安全且有效的病毒研究方案，需要滿足什么條件

對于病毒研究，我們希望能夠表征單個病毒顆粒。目前市場上用于病毒研究分辨率低于100nm的顯微鏡主要有電子顯微鏡和超高分辨率顯微鏡等等。其中電子顯微鏡分辨率高，適合觀測固定樣品，然而不能觀測對象的不同組分，更不能觀測運動中的樣品，但是這些功能對于研究病毒的致病機制和研發(fā)抗病毒藥物都至關重要。超高分辨率顯微鏡正好可以解決這些問題，但是因為設計理念和技術水平的原因，傳統(tǒng)的超高分辨率顯微鏡操作較為復雜、體型較為龐大，不太適合放入成本高昂的P3、P4實驗室，也不太適合放入體積有限的生物安全柜。

綜上所需，若想安全有效的進行病毒研究，需滿足以下條件

1. 體型小巧，
2. 安全性高
3. 操作簡單
4. 遠端操作
5. 分辨率高

 
三、Nanoimager——可以讓您在生物安全柜中觀測活病毒的研究方案

單分子成像與功能分析系統(tǒng)-Nanoimager是經過8年時間研發(fā)而成的一種新型的單分子顯微鏡，它突破了傳統(tǒng)光學的衍射極限，XY軸分辨率<20nm、Z軸分辨率<50nm。Nanoimager體積小巧，占地面積相當于一張A4紙，可以放置在一個封閉的生物安全柜中。使研究人員能夠在長時間內進行活細胞成像。儀器的自動化也更有利于研究人員在有限的時間內完成病毒等生物學相關研究，是一個集成病毒多參數(shù)表征的研究平臺。Nanoimager滿足了目前對病毒研究所需的條件。

 

四、Nanoimager病毒研究應用舉例：

案例一：

Nanoimager通過使用dSTORM成像技術可視化單個病毒，確定病毒大小、評估病毒顆粒含量、分析其統(tǒng)計學分布。


 
案例二：

Nanoimager通過使用Single Particle Tracking技術來追蹤病毒在細胞中的運動軌跡，有助于研究人員深入了解病毒顆粒在宿主細胞中的動力學和作用機制，其在感染周期中的行為以及某些藥物如何改變這些病毒行為的過程。
 
 

五、Nanoimager 單分子成像與功能分析系統(tǒng)特點
 

1. 體積小，無需特殊環(huán)境：Nanoimager設計緊湊，單位面積小于A4紙。使用安全無害的一級激光，可在任何辦公室、實驗室和教室使用，無需額外配置溫控房間、光學平臺、激光室或暗室，使用更便捷，同時降低使用者配套設施所需成本花費。Nanoimager的封閉式設計能夠防止偏移發(fā)生并阻止灰塵和其他污染物進入，可以一直保持在正常工作狀態(tài)。同時因體積小巧，對于BSL-3/4等級的實驗單位而言，可以直接放置于無菌操作臺內，輕易實現(xiàn)單分子成像的同時也符合安全規(guī)范。
2. 操作簡便，無需校準：Nanoimager可以始終保持校準狀態(tài)。樣品準備好后可以直接成像，無需花費時間進行調試和校正，簡單易用的設計特點輕易讓任何無光學顯微鏡經驗的研究者能輕易上手并獲取高質量影像與數(shù)據(jù)，無需配置專門技術人員操作使用。
3. 多種先進成像技術，更多應用：包括dSTORM/PALM單分子成像模塊, Single Particle Tracking單分子動態(tài)追蹤與定量, Single-Molecule FRET分子間相互作用及SIM/Confocol快速成像模塊。為目前市場上性價比較高的單分子成像系統(tǒng)，可滿足不同研究應用領域所需�？梢栽跇擞浀幕�礎上來研究病毒的形狀、結構和分布，深入了解在宿主細胞中病毒顆粒的動力學，跟蹤并了解病毒在細胞內的運動軌跡和作用機制以及某些藥物如何改變這些動力學過程。
4. 20nm超高分辨率：Nanoimager突破了傳統(tǒng)光學的衍射極限，在空間上精度定位，使得橫向分辨率可達20nm、軸向分辨率可達50nm。
5. 超大視野：相較傳統(tǒng)高分辨顯微成像設備只有20 µm x 20 µm的成像視野，Nanoimager的每個成像通道均有50 µm x 80 µm的超大視野�？梢詫崿F(xiàn)單分子或細胞的高通量成像并快速數(shù)據(jù)采集，顯著提高實驗效率與數(shù)據(jù)量，因此大視野與超分辨成像的結合是Nanoimager的優(yōu)勢。
6. 兼容活細胞樣本：Nanoimager可兼容活細胞樣本，儀器可精準控制溫度，因此支持活細胞的單分子進行長時間成像和機制研究。
7. 微流控灌流設計：Nanoimager具備微流控灌流設計，可實現(xiàn)自動化樣本制備與灌流等相關應用，借此可提高樣本制備質量與應用場景、同時降低人為操作誤差與繁瑣步驟。

 
六、Nanoimager應用領域

Nanoimager可以在超高分辨率水平揭示分子（蛋白、核酸、脂類）、亞細胞器、細胞器、細胞核、細胞之間的相互作用、結構和功能，應用于細胞外囊泡、病毒、細胞表型、免疫學、免疫腫瘤學、神經生物學、細菌學、表觀遺傳學、細胞結構等領域的基礎研究和實際應用開發(fā)。