颂通生物：重大突破！科学家首次开发出能展现病毒感染健康细胞整个过程的3D电影

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颂通生物：重大突破！科学家首次开发出能展现病毒感染健康细胞整个过程的3D电影

近日，刊登在国际杂志 Nature Methods 一篇研究报告中，来自威斯康星大学米尔沃基分校的研究人员通过研究首次开发出了一种三维电影来展现病毒如何感染健康细胞，该研究或能潜在帮助增强研究者对细胞内部生物进程的理解，当然也为开发抵御多种因病毒引发的人类疾病的新型疗法提供了新的希望。

文章中，研究者开发了一种新型算法从无序嘈杂的数据中重建连续性的图像，在X射线自由电子激光器(X-ray free electron laser)的帮助下，研究人员收集到了数百万个病毒的快照图像，Abbas Ourmazd教授说道，过去科学家们会尽力通过观察在过程开始和结束时查看静态照片的方式来在分子水平下推断细胞内部发生的生物学过程，但研究者并不知道开始和结束期间所发生的过程。

通过将机器学习、微分几何、图论和衍射物理学概念进行结合，研究人员开发出了一种能够重建连续性图像的新型算法；研究者说道，为了进行复制，病毒会入侵健康细胞，释放其DNA并且有效拦截细胞器为自己所用来制造大量病毒粒子，随后大量病毒会被释放到细胞外进而感染其它健康细胞。病毒能够重新排列自身的基因组成分，并且形成管状结构将DNA注入到细胞中。本文研究为研究人员理解感染过程病毒如何发生改变提供了新的线索。

此外，文章中研究人员还揭示了病毒感染细胞的精细化过程，他们发现，病毒基因组的重组以及管状结构的形成都是独立性的事件，但却会出现一部分协同同步过程，很多病毒非常小很难对其进行拍照，而X射线自由电子激光器的密集性X射线能够通过衍射在纳米尺度下对病毒颗粒拍照。

5年前，本文研究人员开始研究算法将“嘈杂”的X射线自由电子激光器图像转化为3D图像，从那时候开始研究人员就开始了不断地探索和研究，从2009年开始，研究人员已经开发出了能够以正确顺序重建图像的新型算法，本文研究中，研究人员终于首次开发出了能够清楚观察病毒感染健康细胞的三维电影的新算法，这对于后期理解病毒感染细胞的机制以及开发新型抗病毒疗法或将提供一定的帮助和希望。

Conformational landscape of a virus by single-particle X-ray scattering

Using a manifold-based analysis of experimental diffraction snapshots from an X-ray free electron laser, we determine the three-dimensional structure and conformational landscape of the PR772 virus to a detector-limited resolution of 9 nm. Our results indicate that a single conformational coordinate controls reorganization of the genome, growth of a tubular structure from a portal vertex and release of the genome. These results demonstrate that single-particle X-ray scattering has the potential to shed light on key biological processes.

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