近日，国家感染性疾病临床医学研究中心（深圳市第三人民医院）与南方科技大学联合，从临床新冠病例获取生物样本，首次使用冷冻电子显微镜观察到了新冠病毒经灭活后的真实形貌。
深圳市第三人民医院院长刘磊表示，此次首次揭示新型冠状病毒的真实形貌，这一发现将有助于新型冠状病毒药物和疫苗的研究。
这项突破为新冠病毒的识别、鉴定和临床相关研究提供重要的超微影像基础。该成果于2020年3月5日发布在生物领域最大的预印本发行服务BioRxiv上。
（深圳市第三人民医院院长刘磊）
新冠病毒全貌揭示过程的三大难点
深圳市第三人民医院研究所所长张政告诉记者，在揭示新型冠状病毒全貌的过程中，面临着三大困难：
（深圳市第三人民医院研究所所长张政）
一是首先要找到一个典型的病人。
此次研究中的病人具有典型的新冠肺炎临床特征，有典型的发烧咳嗽，肺部胸片图像也是显示双肺多处的片状阴影，同时核酸检查也发现核酸含量非常高。所以我们当时就采集了他的肺泡灌洗液，拿到肺泡灌洗液之后，通过核酸检测发现是强阳性。
二是怎么从肺泡灌洗液里面把病毒培养和分离出来。
三是面临着怎么把这个病毒能够大量扩增起来。
大家都知道，在显微镜下看病毒无异于大海捞针，因为病毒的体积非常的小，所以要把这个病毒浓缩成足够高的浓度，这样方便在电镜下才能够发现病毒。
“两难”：既要“灭活”又要尽量保持病毒形貌
实际上，病毒扩充起来之后其实还面临一个问题：病毒是高致病性的，从实验室出来一定要经过灭活。这让研究人员们担心，灭活了之后，病毒的形貌会不会发生变化？一旦发生变化，是不是会失去了它原来特征？
于是，研究人员们又探索了很多的方法，尽量保持病毒形貌，同时还要保证病毒处于灭活状态。只有这样，才能够安全把病毒从市三医院的P3实验室拿到南科大冷冻电镜中心。
看到病毒全貌，有何重大作用？
张政说，此前虽然已有机构分离出病毒，但这次不仅仅是把它分离扩增出来，还用冷冻电镜看到了它真实的面貌。“看到病毒全貌是比较困难的，首先要有冷冻电镜平台，还要有 P3作为支撑灭活的平台，而目前同时具有这两家机构的并不多。”
“看到全貌后和想象得完全都不一样。”张政告诉记者，“之前可能在想象中，病毒表面的一些蛋白，它是很均匀分布在病毒上面，但事实上在电镜下看时，不是这样一个状态。我们发布的照片里面可以看到，它表面的蛋白，不是均匀分布病毒表面，而是有一部分偏移。”
张政表示：
这意味着可能在以后对于药物研发以及疫苗研发过程中，有利于根据真实的病毒形态以及真实真正病毒解析出来的结构，作为一个更好的依据，这是它最大意义。
通俗点来说，了解病毒全貌，就意味着我们对病毒的高矮、大小、胖瘦有更清晰的了解，这是第一步。第二步才是了解病毒的功力到底有多厚？毒力到底有多强？所以现在看到全貌，等于为第二步中病毒的生物学特性，提供了详细依据。
具体来看：研究人员猜测，目前所观察到的是病毒增殖和生长过程中的一个阶段。这意味着病毒从开始增殖，一直到它成熟阶段，病毒的情况都在不断发生变化，只有清晰了解到病毒生长过程中的全变化或者更细的变化，才能更清晰了解病毒的关键特性。而既往的研究都没法看到整个全过程。那么后续研究会把病毒的整个成长过程，在冷冻电镜下真实反映出来。
什么是冷冻电镜技术？对此次研究有何助力？
冷冻电镜技术的工作原理是把我们人体的活蛋白用生物学的方法取出后，以快速冷冻的方式冷冻到液氮温度（－196℃），这样可以保持蛋白的活性。在这种状态下观察活蛋白，可以达到零点几纳米的分辨率，由此准确判断药物靶点的位置，并根据药物靶点来开发新药。
南方科技大学冷冻电子显微镜中心的专家，利用冷冻电子显微镜分析技术，不仅首次观察到了真实的新冠病毒经灭活后的形貌，并且捕捉到了该病毒侵染宿主细胞中的一个重要中间状态。
此时病毒正处于识别和附着宿主细胞后，准备与细胞发生融合的时期。
（南科大冷冻电镜中心副教授刘闯）
南科大冷冻电镜中心副教授刘闯表示，用冷冻电子显微镜，等于是把生物样品病毒直接就保持在它的生命状态，是在自然状态下看到的一个最真实结果。
据了解，病毒要进入人体细胞，必须找到人体细胞上相应的受体蛋白，而每个受体好比是一把“锁”，得有相应的“钥匙”才能打开。而新冠病毒的“钥匙”就是病毒表面的S蛋白。
研究团队介绍，之前的一些研究主要针对病毒S蛋白与宿主细胞结合前的结构，而这次研究直接观察到病毒先头部队的刺突蛋白S1蛋白与宿主细胞结合后，病毒表面S2蛋白及病毒整体的形貌。换句话说，此时S1蛋白已经脱落，病毒正准备大举入侵宿主细胞。
刘闯说：
这是此次研究捕捉到非常重要的生命形态，首次观察到新冠病毒入侵宿主细胞的前夕状态，也是第一次在体内实验上看到病毒发生了这样的结构变化。
（南科大生物系教授、冷冻电镜中心负责人王培毅）
据了解，南科大冷冻电镜中心由深圳市政府出资、南科大牵头建设。
南方科技大学生物系教授、冷冻电镜中心负责人王培毅表示，这一平台是支撑深圳市、粤港澳大湾区及中国南方的大型基础科学设施平台，同时也是一个交叉学科的平台，不仅为生命科学服务，也为物理学、化学、材料、科学以及农业，包括海洋环境提供服务。