مورفولوژی ویروس و میکروسکوپ الکترونی
اکثر ذرات ویروسی بسیار کوچکتر از آن هستند که با میکروسکوپ نوری دیده شوند، بنابراین توصیف مورفولوژی ویروسی — اندازه، شکل و ویژگیهای سطحی ویریون — به میکروسکوپ الکترونی وابسته بوده است. میکروسکوپ الکترونی با تصویربرداری از ذرات رنگآمیزی منفی شده یا منجمد-آبدار، میلههای مارپیچی، پوستههای بیستوجهی، کرههای پوششدار و اشکال پیچیده را آشکار میکند و هم واژگان توصیفی برای ویروسها و هم مبنایی برای شناسایی آنها فراهم میآورد.
Definition
مورفولوژی ویروس عبارت است از اندازه، شکل، تقارن و معماری سطحی ذره ویروس که عمدتاً با میکروسکوپ الکترونی، تکنیک تصویربرداری که ابعاد زیر میکروسکوپ نوری ویریونها را تفکیک میکند، مشخص میشود.
Scope
این مدخل مورفولوژیهای اصلی ویروسی و روشهای میکروسکوپ الکترونی مورد استفاده برای مشاهده آنها، از جمله میکروسکوپ الکترونی رنگآمیزی منفی و کرایو-الکترونی، نقش مورفولوژی در توصیف و شناسایی ویروسها، و نقاط قوت و محدودیتهای میکروسکوپ الکترونی به عنوان یک ابزار توصیفی و تشخیصی را پوشش میدهد. این یک مرجع روششناختی و ساختاری است، نه راهنمای بالینی.
Core questions
- چرا برای دیدن اکثر ویروسها به میکروسکوپ الکترونی نیاز است؟
- ویروسها چه اشکال مورفولوژیکی اصلی دارند؟
- میکروسکوپ الکترونی رنگآمیزی منفی و کرایو-الکترونی چه تفاوتی با هم دارند؟
- مورفولوژی چه کمکی به شناسایی یا توصیف یک ویروس میکند؟
- محدودیتهای میکروسکوپ الکترونی به عنوان یک روش توصیفی چیست؟
Key concepts
- مقیاس اندازه ویریون (نانومتر)
- مورفولوژی مارپیچی
- مورفولوژی بیستوجهی
- ذرات پوششدار و پلئومورفیک
- مورفولوژی پیچیده
- میکروسکوپ الکترونی رنگآمیزی منفی
- میکروسکوپ کرایو-الکترونی
- تشخیص جامع (باز)
Mechanisms
از آنجا که ویریونها معمولاً دهها تا چند صد نانومتر قطر دارند، زیر حد تفکیک میکروسکوپ نوری قرار میگیرند و برای تصویربرداری به طول موج بسیار کوتاهتر پرتو الکترونی نیاز دارند. در میکروسکوپ الکترونی رنگآمیزی منفی، ذرات توسط یک رنگ الکترون-متراکم احاطه میشوند که شکل آنها را مشخص میکند و به سرعت مورفولوژی مارپیچی، بیستوجهی، پوششدار یا پیچیده را آشکار میسازد. میکروسکوپ کرایو-الکترونی به جای آن، ذرات منجمد شده در یخ شیشهای را تصویربرداری میکند، ساختار بومی را حفظ کرده و در ترکیب با میانگینگیری تصویر، معماری کپسید را با جزئیات دقیق تفکیک میکند. مورفولوژی راهی سریع و باز برای شناسایی نوع کلی ویروس موجود بدون دانش قبلی از هویت آن فراهم میکند و روشهای مولکولی را تکمیل مینماید.
Clinical relevance
میکروسکوپ الکترونی از لحاظ تاریخی کشف و توصیف بسیاری از ویروسها را ممکن ساخت و همچنان یک روش جامع است که قادر است یک عامل غیرمنتظره را با شکل آن آشکار کند؛ این روش در محیطهای مرجع و تحقیقاتی در کنار تشخیصهای مولکولی استفاده میشود. این مدخل مورفولوژی و روشهای تصویربرداری را برای مرجع توصیف میکند و پروتکلهای تشخیصی یا توصیههای درمانی ارائه نمیدهد.
History
میکروسکوپ الکترونی برای اولین بار در اواخر دهه 1930 و 1940 ویروسها را مستقیماً قابل مشاهده ساخت و رنگآمیزی منفی از دهه 1950 به بعد امکان بررسی مورفولوژیکی سریع ذرات ویروسی را فراهم کرد و به کشف و گروهبندی بسیاری از ویروسها کمک نمود. روشهای بازسازی تصویر که توسط کلوگ و همکارانش پیشگام شدند، و بعدها میکروسکوپ کرایو-الکترونی، به تدریج وضوح بررسی معماری ویروسی را افزایش دادند.
Key figures
- Aaron Klug
- Donald Caspar
- Stephen Harrison
- Cynthia Goldsmith
- Sara Miller
Related topics
Seminal works
- goldsmith-2009
- harrison-1983
- caspar-klug-1962
Frequently asked questions
- چرا اکثر ویروسها با میکروسکوپ نوری معمولی قابل مشاهده نیستند؟
- اکثر ویریونها تنها دهها تا چند صد نانومتر قطر دارند که بسیار کمتر از حد تفکیک میکروسکوپ نوری مرئی است؛ میکروسکوپ الکترونی از پرتو الکترونی با طول موج بسیار کوتاهتر برای تفکیک چنین ذرات کوچکی استفاده میکند.
- مزیت میکروسکوپ الکترونی به عنوان راهی برای تشخیص ویروسها چیست؟
- این یک روش باز و جامع است: از آنجا که ذرات را بر اساس شکلشان بدون نیاز به معرفهای خاص ویروس آشکار میکند، میتواند نوع کلی یک ویروس غیرمنتظره یا ناشناخته را شناسایی کند و آزمایشهای مولکولی هدفمند را تکمیل نماید.