我们用来揭开病毒秘密的五种技术
病毒通常被称为"看不见的敌人“。它们与肉眼不可见，甚至使用标准光学显微镜。那么我们如何知道它们存在或它们看起来像什么？
有生物化学方法，比如用于确认COVID-19感染的病毒，它们从一种病毒中寻找遗传物质的证据病毒。但我们在实验室里也有多种不同的方法来"观察"病毒。
要理解这些方法，我们首先需要了解病毒实际上有多小。我们大多数细胞的直径约为100微米(0.1毫米)。病毒大约比这一数值小1000倍，平均约150纳米(0.00015毫米)。
光学显微镜
标准光学显微镜使我们能清楚地看到细胞。然而，这些显微镜是受到光本身的限制因为它们不能显示任何小于可见光波长一半的东西，而病毒的波长要小得多。
但是我们可以用显微镜来观察病毒对我们细胞的损害。我们称之为"细胞病理效应，将受感染细胞与未受感染细胞进行比较，使我们能够检测出样本中存在的病毒。
使用SARS-CoV-2(导致COVID-19的病毒)的初步工作光学显微镜揭示了这种病毒能够将受感染的细胞融合在一起形成合胞体——一种有多个核的大细胞——这种效应以前在其他几种呼吸道病毒中已经观察到。
免疫荧光
一种间接的观察病毒的方法是使用抗体(很像你的身体在应对感染时产生的抗体)，用荧光分子标记病毒，当它们吸收特定类型的辐射时就会发光。我们甚至可以用不同的颜色标记多个物体(如病毒和细胞成分)，这样我们就可以同时追踪多个物体。
然后我们就可以通过标记探测到荧光来观察病毒进入细胞的位置以及它们的细胞结构相互作用。这让我们可以调查诸如药物如何影响病毒复制或者如何不同的病毒菌株表现不同。
超分辨率显微术
荧光显微镜的最新进展导致了发展超分辨率显微术，它将非常聪明的物理与计算方法结合起来，以产生清晰的图像，该图像在细胞中揭示高度详细的结构。
使用这种病毒学技术可以更准确地定位受感染细胞的区域。例如，它可以精确地显示在里面细胞病毒位于以及细胞机器病毒的哪些特定部分用来复制。
电子显微镜
到目前为止所提到的技术都不能直接可视化病毒颗粒。这就是电子显微镜的用途，因为它可以产生纳米级的图像。它通过向样品发射电子并观察它们如何相互作用来做到这一点。然后，计算机对这些信息进行解释，生成图像。
这使我们能够直观地调查病毒感染的不同阶段细胞内。电子显微镜也可以用来可视化整个病毒颗粒，如上图所示。从这些图像中，我们可以通过计算组装从不同方向拍摄的数千个粒子的图像来形成整个病毒粒子的三维结构，例如这个例子SARS-CoV-2三维EM渲染。
电子显微镜已被用于SARS-CoV-2来确定病毒如何利用其外部“刺突”蛋白与我们的细胞相互作用并感染它们。这类研究对于弄清病毒如何进入我们的细胞非常有用，这样我们就可以研究出如何使用药物来阻止它。
评估病毒颗粒外部结构也是鉴别抗体的重要工具能中和病毒吗，这有助于生产更精确和有效的疫苗。
晶体学
晶体学允许我们在原子级别上更详细地查看结构。要做到这一点，你需要一个真正纯净的病毒样本(没有碎片)悬浮在溶液中。悬浮液的液体蒸发，导致剩余的固体(包括病毒)结晶。它们以均匀的方式排列，形成可以暴露在x射线下的晶体。
一个探测器记录下x射线衍射(或“反弹”)从结晶样品的方式，表明电子在样品中的位置结构体。然后可以使用该信息来构建原子级样品的三维结构。
与电子显微镜，晶体学可以用来确定病毒的结构，如刺突蛋白的SARS-CoV-2。理解这些结构，尤其是它们如何与我们的细胞抗体为疫苗和药物设计提供了依据。
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