近日，刊登在國(guó)際雜志Nature Methods一篇研究報(bào)告中，來(lái)自威斯康星大學(xué)米爾沃基分校的研究人員通過(guò)研究首次開(kāi)發(fā)出了一種三維電影來(lái)展現(xiàn)病毒如何感染健康細(xì)胞，該研究或能潛在幫助增強(qiáng)研究者對(duì)細(xì)胞內(nèi)部生物進(jìn)程的理解，當(dāng)然也為開(kāi)發(fā)抵御多種因病毒引發(fā)的人類(lèi)疾病的新型療法提供了新的希望。

圖片來(lái)源：medicalxpress.com

文章中，研究者開(kāi)發(fā)了一種新型算法從無(wú)序嘈雜的數(shù)據(jù)中重建連續(xù)性的圖像，在X射線(xiàn)自由電子激光器（X-ray free electron laser）的幫助下，研究人員收集到了數(shù)百萬(wàn)個(gè)病毒的快照?qǐng)D像，Abbas Ourmazd教授說(shuō)道，過(guò)去科學(xué)家們會(huì)盡力通過(guò)觀察在過(guò)程開(kāi)始和結(jié)束時(shí)查看靜態(tài)照片的方式來(lái)在分子水平下推斷細(xì)胞內(nèi)部發(fā)生的生物學(xué)過(guò)程，但研究者并不知道開(kāi)始和結(jié)束期間所發(fā)生的過(guò)程。

通過(guò)將機(jī)器學(xué)習(xí)、微分幾何、圖論和衍射物理學(xué)概念進(jìn)行結(jié)合，研究人員開(kāi)發(fā)出了一種能夠重建連續(xù)性圖像的新型算法；研究者說(shuō)道，為了進(jìn)行復(fù)制，病毒會(huì)入侵健康細(xì)胞，釋放其DNA并且有效攔截細(xì)胞器為自己所用來(lái)制造大量病毒粒子，隨后大量病毒會(huì)被釋放到細(xì)胞外進(jìn)而感染其它健康細(xì)胞。病毒能夠重新排列自身的基因組成分，并且形成管狀結(jié)構(gòu)將DNA注入到細(xì)胞中。本文研究為研究人員理解感染過(guò)程病毒如何發(fā)生改變提供了新的線(xiàn)索。

此外，文章中研究人員還揭示了病毒感染細(xì)胞的精細(xì)化過(guò)程，他們發(fā)現(xiàn)，病毒基因組的重組以及管狀結(jié)構(gòu)的形成都是獨(dú)立性的事件，但卻會(huì)出現(xiàn)一部分協(xié)同同步過(guò)程，很多病毒非常小很難對(duì)其進(jìn)行拍照，而X射線(xiàn)自由電子激光器的密集性X射線(xiàn)能夠通過(guò)衍射在納米尺度下對(duì)病毒顆粒拍照。

5年前，本文研究人員開(kāi)始研究算法將“嘈雜”的X射線(xiàn)自由電子激光器圖像轉(zhuǎn)化為3D圖像，從那時(shí)候開(kāi)始研究人員就開(kāi)始了不斷地探索和研究，從2009年開(kāi)始，研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了能夠以正確順序重建圖像的新型算法，本文研究中，研究人員終于首次開(kāi)發(fā)出了能夠清楚觀察病毒感染健康細(xì)胞的三維電影的新算法，這對(duì)于后期理解病毒感染細(xì)胞的機(jī)制以及開(kāi)發(fā)新型抗病毒療法或?qū)⑻峁┮欢ǖ膸椭拖Ｍ?/p>

原標(biāo)題：Nat Methods：重大突破！科學(xué)家首次開(kāi)發(fā)出能展現(xiàn)病毒感染健康細(xì)胞整個(gè)過(guò)程的3D電影