利用Nanoimager在生物安全柜中觀測(cè)活病毒的應(yīng)用

導(dǎo)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(shí)此刻，醫(yī)務(wù)工作者正奮戰(zhàn)在前線全力救治，科研人員也在積極地對(duì)病毒進(jìn)行研究并研發(fā)有效藥物。那么關(guān)于病毒研究，你想知道它的痛點(diǎn)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(diǎn)

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(diǎn)：

1. 多數(shù)病毒具有危險(xiǎn)性
2. ，國際上將生物實(shí)驗(yàn)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(gè)等級(jí)。對(duì)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(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。
3. 病毒顆粒微小，難以觀測(cè)
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(xué)顯微鏡沒法觀測(cè)，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(duì)于病毒研究，我們希望能夠表征單個(gè)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(cè)固定樣品，然而不能觀測(cè)對(duì)象的不同組分，更不能觀測(cè)運(yùn)動(dòng)中的樣品，但是這些功能對(duì)于研究病毒的致病機(jī)制和研發(fā)抗病毒藥物都至關(guān)重要。超高分辨率顯微鏡正好可以解決這些問題，但是因?yàn)樵O(shè)計(jì)理念和技術(shù)水平的原因，傳統(tǒng)的超高分辨率顯微鏡操作較為復(fù)雜、體型較為龐大，不太適合放入成本高昂的P3、P4實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(yuǎn)端操作
5. 分辨率高

 
三、Nanoimager——可以讓您在生物安全柜中觀測(cè)活病毒的研究方案

單分子成像與功能分析系統(tǒng)-Nanoimager是經(jīng)過8年時(shí)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(xué)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(dāng)于一張A4紙，可以放置在一個(gè)封閉的生物安全柜中。使研究人員能夠在長時(shí)間內(nèi)進(jìn)行活細(xì)胞成像。儀器的自動(dòng)化也更有利于研究人員在有限的時(shí)間內(nèi)完成病毒等生物學(xué)相關(guān)研究，是一個(gè)集成病毒多參數(shù)表征的研究平臺(tái)。Nanoimager滿足了目前對(duì)病毒研究所需的條件。

 

四、Nanoimager病毒研究應(yīng)用舉例：

案例一：

Nanoimager通過使用dSTORM成像技術(shù)可視化單個(gè)病毒，確定病毒大小、評(píng)估病毒顆粒含量、分析其統(tǒng)計(jì)學(xué)分布。


 
案例二：

Nanoimager通過使用Single Particle Tracking技術(shù)來追蹤病毒在細(xì)胞中的運(yùn)動(dòng)軌跡，有助于研究人員深入了解病毒顆粒在宿主細(xì)胞中的動(dòng)力學(xué)和作用機(jī)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(diǎn)
 

1. 體積小，無需特殊環(huán)境：Nanoimager設(shè)計(jì)緊湊，單位面積小于A4紙。使用安全無害的一級(jí)激光，可在任何辦公室、實(shí)驗(yàn)室和教室使用，無需額外配置溫控房間、光學(xué)平臺(tái)、激光室或暗室，使用更便捷，同時(shí)降低使用者配套設(shè)施所需成本花費(fèi)。Nanoimager的封閉式設(shè)計(jì)能夠防止偏移發(fā)生并阻止灰塵和其他污染物進(jìn)入，可以一直保持在正常工作狀態(tài)。同時(shí)因體積小巧，對(duì)于BSL-3/4等級(jí)的實(shí)驗(yàn)單位而言，可以直接放置于無菌操作臺(tái)內(nèi)，輕易實(shí)現(xiàn)單分子成像的同時(shí)也符合安全規(guī)范。
2. 操作簡便，無需校準(zhǔn)：Nanoimager可以始終保持校準(zhǔn)狀態(tài)。樣品準(zhǔn)備好后可以直接成像，無需花費(fèi)時(shí)間進(jìn)行調(diào)試和校正，簡單易用的設(shè)計(jì)特點(diǎn)輕易讓任何無光學(xué)顯微鏡經(jīng)驗(yàn)的研究者能輕易上手并獲取高質(zhì)量影像與數(shù)據(jù)，無需配置專門技術(shù)人員操作使用。
3. 多種先進(jìn)成像技術(shù)，更多應(yīng)用：包括dSTORM/PALM單分子成像模塊, Single Particle Tracking單分子動(dòng)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(jià)比較高的單分子成像系統(tǒng)，可滿足不同研究應(yīng)用領(lǐng)域所需�？梢栽跇�(biāo)記的基礎(chǔ)上來研究病毒的形狀、結(jié)構(gòu)和分布，深入了解在宿主細(xì)胞中病毒顆粒的動(dòng)力學(xué)，跟蹤并了解病毒在細(xì)胞內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡和作用機(jī)制以及某些藥物如何改變這些動(dòng)力學(xué)過程。
4. 20nm超高分辨率：Nanoimager突破了傳統(tǒng)光學(xué)的衍射極限，在空間上精度定位，使得橫向分辨率可達(dá)20nm、軸向分辨率可達(dá)50nm。
5. 超大視野：相較傳統(tǒng)高分辨顯微成像設(shè)備只有20 µm x 20 µm的成像視野，Nanoimager的每個(gè)成像通道均有50 µm x 80 µm的超大視野�？梢詫�(shí)現(xiàn)單分子或細(xì)胞的高通量成像并快速數(shù)據(jù)采集，顯著提高實(shí)驗(yàn)效率與數(shù)據(jù)量，因此大視野與超分辨成像的結(jié)合是Nanoimager的優(yōu)勢(shì)。
6. 兼容活細(xì)胞樣本：Nanoimager可兼容活細(xì)胞樣本，儀器可精準(zhǔn)控制溫度，因此支持活細(xì)胞的單分子進(jìn)行長時(shí)間成像和機(jī)制研究。
7. 微流控灌流設(shè)計(jì)：Nanoimager具備微流控灌流設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化樣本制備與灌流等相關(guān)應(yīng)用，借此可提高樣本制備質(zhì)量與應(yīng)用場景、同時(shí)降低人為操作誤差與繁瑣步驟。

 
六、Nanoimager應(yīng)用領(lǐng)域

Nanoimager可以在超高分辨率水平揭示分子（蛋白、核酸、脂類）、亞細(xì)胞器、細(xì)胞器、細(xì)胞核、細(xì)胞之間的相互作用、結(jié)構(gòu)和功能，應(yīng)用于細(xì)胞外囊泡、病毒、細(xì)胞表型、免疫學(xué)、免疫腫瘤學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)、細(xì)菌學(xué)、表觀遺傳學(xué)、細(xì)胞結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和實(shí)際應(yīng)用開發(fā)。