Virus umani “filmati” in tempo reale in goccioline di liquido con dettaglio atomico

I ricercatori hanno ricostruito in 3D la forma di un virus umano in una gocciolina di liquido creando un "filmato" da varie immagini (credito: Penn State College of Engineering, canale YouTube)

È uno dei più importanti risultati di imaging raggiunti quest’anno tramite la microscopia elettronica quello ottenuto da uno sforzo realizzato da un team di ricercatori dell’Università Statale della Pennsylvania. I ricercatori hanno “filmato” virus umani all’interno di goccioline di liquido con un livello di dettaglio quasi atomico. Si tratta di un risultato che potrebbe far avanzare quel settore della scienza relativo all’osservazione di organismi o strutture atomiche così piccole.

Metodo di microscopia elettronica più veloce

Nel corpo umano ci sono tantissimi virus che “nuotano” muovendosi da un punto all’altro e osservazione del genere permettono di osservarli, proprio durante questi spostamenti, in alta risoluzione e nel loro ambiente nativo.
I filmati registrati dal vivo dai ricercatori hanno una durata media di 20 secondi e presentano dei virus adeno-associati che galleggiano nel liquido. Il metodo di microscopia elettronica criogenica usato dai ricercatori rende le immagini immediatamente disponibili, aspetto molto vantaggioso rispetto ad altri metodi di imaging statici che richiedono molte ore, anche fino a 24 ore, per acquisire i risultati tramite microscopia elettronica.

Virus adeno-associati umani contenuti in minuscoli volumi di liquido

Secondo Deb Kelly, professoressa di ingegneria biomedica della Penn State, una delle ricercatrici che ha guidato il gruppo di studio, i risultati raggiunti “mostrano nuove strutture e informazioni attive sui virus umani contenuti in minuscoli volumi di liquido, delle stesse dimensioni delle goccioline respiratorie che diffondono SARS-CoV-2”.[1]

Microscopia elettronica criogenica (crio-EM)

Nel campo della microscopia elettronica criogenica (crio-EM) si stanno ottenendo risultati enormi negli ultimi anni tanto che questa tecnica è diventata ben presto quella più utilizzata per l’imaging di campioni a risoluzione atomica. La microscopia elettronica criogenica è basata su una tecnica che prevede un rapido congelamento del campione da osservare ed un “bombardamento” dello stesso campione con un fascio di elettroni.
Quando gli elettroni attraverso il campione vengono catturati dal rilevatore del microscopio il sistema elabora delle immagini. Le migliaia di immagini raccolte servono poi per eseguire un calcolo e quindi ricostruire l’aspetto in 3D dell’oggetto. Non si tratta dunque di una vera e propria “foto” ma di una ricostruzione 3D comunque molto fedele all’originale.

Immagini statiche utilizzate per creare un “filmato”

Queste immagini statiche, come spiega GM Jonaid, primo autore dello studio e studente del Bioinformatics and Genomics Graduate Program negli Huck Institutes of the Life Sciences, sono stati poi utilizzati dai ricercatori come “fotogrammi” per realizzare un filmato onde capire come si muove, praticamente in tempo reale, il campione, in questo caso un virus: “Possiamo vedere le cose come esistono, non solo come le abbiamo preparate”.[1]

Video

Note e approfondimenti

  1. Researchers film human viruses in liquid droplets at near-atomic detail | Penn State University (IA)
  2. High‐Resolution Imaging of Human Viruses in Liquid Droplets – Jonaid – – Advanced Materials – Wiley Online Library (IA) (DOI: 10.1002/adma.202103221)

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