Un grupo internacional de investigadores ha logrado reconstruir una imagen en tres dimensiones del virus SARS-CoV-2. Por primera vez podemos ver la forma real del virión causante de la pandemia mundial del coronavirus.
La empresa austriaca Nanographics, junto a los científicos de la universidad Tsinghua y de la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdalá (KAUST), han logrado recrear la estructura tridimensional del virus SARS-CoV-2 a partir de imágenes reales. Mediante tomografía crioelectrónica se ha conseguido escanear el coronavirus desde distintos ángulos y combinar las imágenes bidimensionales para reproducir la forma en 3D de la envoltura vírica del microbio causante de la COVID-19.
El equipo de investigación de Tsinghua University (Pekín, China) se ha encargado de obtener las imágenes de los viriones con resolución atómica. Utilizando un microscopio electrónico de transmisión, han realizado una criotomografía electrónica para tomar las imágenes que se han utilizado en la reconstrucción. Sin embargo, estas imágenes no tenían la calidad suficiente (demasiado ruido) para poder hacer la recreación en tres dimensiones con la calidad esperada. Y es este punto es donde ha participado el grupo de investigadores de KAUST (Yeda, Arabia Saudita), tratando las imágenes hasta conseguir una calidad óptima para visualizar la estructura del virión. Finalmente, el equipo de Nanographics (Viena, Austria), con estas imágenes mejoradas, ha sido capaz de componer la primera imagen real en tres dimensiones del SARS-CoV-2.
Primera reconstrucción completa del virus SARS-CoV-2 en 3D
Este logro permite visualizar por primera vez la estructura atómica en 3D del virión (partícula vírica morfológicamente completa) del SARS-CoV-2, a partir de imágenes reales con una precisión nanométrica. Realmente ya existían modelos atómicos creados a partir de simulaciones teóricas y otras imágenes, e incluso imágenes tridimensionales obtenidas por microscopio. Pero esta recomposición en 3 dimensiones del virus, es la primera obtenida a partir de las imágenes de un solo escaneado. Sin combinar imágenes de diferentes experimentos. Esto quiere decir que es la primera reconstrucción completa a partir de un único virión, sin combinar imágenes de distintos virus de la COVID-19.
Gran parte del trabajo para conseguir este éxito, ha sido el tratamiento y la reconstrucción de la imagen 3D. Y como parte de este proceso, los investigadores han coloreado las distintas partes del virus para que sea más fácil diferenciarlas. Aunque la imagen aparezca coloreada, no quiere decir que el virus tenga esos colores. De hecho, el microscopio utilizado en este experimento no funciona con luz (fotones), sino con electrones. Por esta razón no es posible captar los colores del microbio, y los científicos han decidido elegir esta escala de colores.
Microscopio electrónico de transmisión como cámara de fotos
La criotomografía electrónica (cryo-ET) es una de las técnicas que se pueden realizar con la microscopía electrónica de transmisión. El funcionamiento de este microscopio es parecido al de una cámara de fotos, cambiando los fotones de la luz por electrones. Se utiliza para obtener imágenes bidimensionales de alta resolución (resolución atómica, entre 1 y 4 nm).
Este microscopio lanza haces de electrones contra una muestra, típicamente biológica, para tomar la imagen. La muestra se inclina a diferentes ángulos, y se toma una series de imágenes 2D que se combinan para producir una reconstrucción 3D.
En criomiscroscopía las muestras se encuentran bajo condiciones criogénicas (menos de −150 °C), permitiendo tomar las imágenes sin recurrir a la deshidratación o fijación química, lo que podría desorganizar o distorsionar las estructuras biológicas de la muestra. La criogenización deja inmóvil la muestra (anulando la agitación térmica) por lo que es muy utilizada en los estudios de biología estructural. Esta técnica preserva las estructuras nativas de las muestras biológicas, como las del virus de la COVID-19, en condiciones de alto vacío. Como inconveniente, esta técnica impide que podamos analizar el comportamiento del virus en condiciones normales (condiciones biológicas). El virus queda congelado (criogenizado) y deja de estar biológicamente activo.