新的延时显微图像分析方法显示了巨型病毒是如何感染阿米巴变形虫的

时间:2020-04-15 23:32 来源:seo 作者:小可爱科技知识网 点击量:

新的延时显微图像分析方法显示了巨型病毒是如何感染阿米巴变形虫的

病毒可能是我们所知的最奇特的“生命形式”,每个物种都有其独特的特征。所有病毒都有一个共同点:它们攻击“宿主”细胞,劫持其机制,利用其进行自身复制。一种叫做“巨型病毒”的大型病毒,有一种有趣的方式来攻击它的宿主——变形虫。一段时间以来,病毒学家一直试图了解是什么让这些病毒如此独特,但要观察它们,需要复杂的技术。一种叫做相位对比显微镜的方法通常被用来研究所有类型的细胞,包括变形虫细胞。但是,这种技术在很大程度上依赖于细胞的变化情况及其背景,有时这导致中断在图像为例“光环”(细胞周围是一个明亮的光)和“shade-off”(里面的细胞和背景相似的强度)。这就是为什么,为了更深入地研究巨型病毒如何感染变形虫细胞,需要更有效的细胞追踪技术。本月早些时候,由竹村正治教授领导的东京科学大学的科学家们报告说,他们在日本的一个河岸发现了两种新型的pandoravirus和mimivira,它们都是感染阿米巴变形虫的巨型病毒科。竹村教授说,从了解巨型病毒生态学的角度来看,从土壤中不断发现病毒是至关重要的。

更重要的是,在一项发表在《微生物学前沿》(Frontiers in Microbiology)杂志上的全新研究中,由竹村教授再次领导的东京科技大学(Tokyo University of Science)科学家团队,试图理解阿米巴细胞感染不同类型巨型病毒的行为。为此,他们设计了一种新的细胞追踪方法,解决了传统分析方法的问题。竹村教授详细阐述了这项研究的动机,“我们的目的是了解巨型病毒如何在自然环境中感染阿米巴原虫,以及这对真核生物进化的影响。为此,我们想开发一种技术来定量检测细胞数量、大小、形状、方向和细胞运动距离随时间的变化。”

在他们的研究中,竹村教授和他的团队重点研究了感染了一种名为马赛病毒的巨型病毒家族的变形虫。为了了解感染这种特殊病毒的宿主细胞的行为,科学家们开发了一种新的算法,可以使用延时相衬显微图像追踪变形虫种群中的单个变形虫细胞。他们将该算法命名为“变形虫的基于相位对比的动力学分析算法”或PKA3。利用PKA3,科学家们揭示了变形虫对大型病毒攻击反应的新而有趣的方面。例如,他们定量地显示了被病毒感染的巨大阿米巴细胞形成了聚集体或“簇”。他们推断,这可能是宿主的一种抗病毒策略,也可能是病毒如何传播的,从而揭示了病毒感染发生的方式。更重要的是,他们设法检测到细胞数量的变化和马赛病毒感染变形虫的出现比传统方法快得多。有趣的是,他们还可以分析变形虫对病毒感染的反应时间,为变形虫和病毒的生命周期以及它们之间的关系提供有用的信息。竹村教授表示:“我们的算法成功地在相位对比度显微镜生成的图像中观察到了细胞的运动,这种方法在细胞生物学中得到了广泛应用。此外,它还允许对各种参数进行量化。这项研究将极大地有助于证明被这种巨型病毒感染的阿米巴原虫的行为。”

除了研究巨型病毒外,这种新算法还可用于其他各种应用,如研究癌细胞、淋巴细胞、巨噬细胞和神经元的动态。一般来说,它可以通过追踪这些细胞如何迁移来揭示新的细胞现象。竹村教授总结道:“我们的新分析方法可以应用于所有可以用相衬显微镜观察到的细胞,而且有可能应用于细胞生物学、医学和生物技术等多个领域。”

事实上,像这样的技术——可能使细胞生物学研究更容易——是非常需要的!

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