众志成城——抗击新型冠状病毒（病毒篇）

天耀科技

2020/01/31 09:36

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近日，由新型冠状病毒引起的肺炎疾病在武汉地区形成了一定规模的爆发，全国各地都已经引起了高度的重视。那么这个冠状病毒到底是什么以及为什么称它为新型？

冠状病毒在系统分类上属冠状病毒科（Coronaviridae）冠状病毒属（Coronavirus）。冠状病毒属的病毒是具外套膜（envelope）的正链单股RNA病毒，直径约80～120nm，其遗传物质是所有RNA病毒中最大的，只感染人、鼠、猪、猫、犬、禽类脊椎动物。冠状病毒的一个变种是引起非典型肺炎的病原体，属于RNA病毒。冠状病毒最先是1937年从鸡身上分离出来，病毒颗粒的直径60～200nm，平均直径为100nm，呈球形或椭圆形，具有多形性。病毒有包膜，包膜上存在棘突，整个病毒像日冕，不同的冠状病毒的棘突有明显的差异。在冠状病毒感染细胞内有时可以见到管状的包涵体。

冠状病毒的伪彩色结构图

那么要想了解此次病毒的真面目就需要用电镜进行观察。

近日国家病原微生物资源库发布了由中国疾病预防控制中心病毒预防控制所成功分离的我国第一株病毒（新型冠状病毒武汉株01）的电镜照片。图中黑色箭头所示的位置就是所说的病毒，可以看出，病毒的大小约为100纳米，同时可以看出，病毒形态成圆形，在病毒的表面围绕着一圈突刺蛋白（Spike protein），像一个皇冠。正因为有此形态，此类病毒被划分为冠状病毒（目前病毒的分类经常是根据病毒的型态进行分类的）。

新型冠状病毒武汉株01的电镜照片

那么得到以上的病毒的电镜照片需要经过那些操作呢？

首先因为这个是一张透射电镜（TEM）的照片，拍摄此类透射电镜照片的步骤是：（1）从感染新型冠状病毒的病人的人气道上皮细胞培养液中离心，取上清液得到含有病毒的液体；（2）用2%多聚甲醛灭活；（3）用2.5%戊二醛固定在支持膜上（类似于载玻片），用一系列乙醇脱水处理；（3）包埋在超薄树脂中，制作成切片；（4）透射电镜进行观察。

那么为什么称这次的病毒为新型冠状病毒呢？这是因为此次发现的病毒与之前发现的冠状病毒在RNA序列上有一些不同（此次武汉发现的新型冠状病毒已经被命名为 2019-nCoV）。目前发现该病毒有30473个碱基对。这些碱基对的确定可以帮助开发快速分子检测方法，如PCR（polymerase chain reaction）方法。

我们知道新型冠状病毒是RNA病毒，它的蛋白结构还没有确定出来，确定它的蛋白结构需要用到冷冻电镜技术，这种技术需要将生物样品冷冻在-180℃左右的液氮环境中，在毫秒时间内把样品内部的水分冷冻成玻璃态，从而保存了样品的天然形貌，使得科研人员能够观测到蛋白质的细微结构。随着技术的突破，现在的分辨率已经达到了原子级别，通过冷冻电镜从各个方向上照射样品，获取其三维结构。例如下图，为2019年10月18日饶子和灯研究团队发表在Science期刊的非洲猪瘟病毒的三维蛋白结构。