據外媒報道：美國奧斯汀得州大學和美國國家衛生院的研究人員19日在《科學》期刊發表重磅報告，首次公開新冠肺炎病毒表面棘蛋白的高清3D原子圖，棘蛋白是吸附和感染人體細胞的蛋白質構造，這朝加速研發疫苗跨出重要一步。
據了解，該團隊利用尖端的「冷凍電子顯微術」呈現了新冠病毒原子3D原子圖。
冷凍電鏡來源
大約300多年前，列文虎克和羅伯特·胡克發明了光學顯微鏡，人類首次用光學透鏡窺探到了「細胞級」的微觀世界。光學顯微鏡主要是利用光通過透明介質的折射原理，對光進行聚焦，從而實現圖像的放大。
而在上世紀30年代，德國科學家恩斯特·魯斯卡發現電子在磁場下可以發生聚焦的效應，發明了世界上第一台透射電子顯微鏡。透射電子顯微鏡的問世，使我們可以觀察更為精彩的微觀世界。在現代透射電子顯微鏡下，人們可以看到非常精細的原子結構和細胞內部結構。
如今，科學家在透射電子顯微鏡之上發明了冷凍電鏡，實現了生物分子「近原子級」的解析度，讓人類終於可以一窺究竟生物分子是如何執行其功能。在過去幾年裡，冷凍電子顯微鏡技術逐漸成為結構生物學的重要研究工具。冷凍電鏡技術的三位先驅者，也憑藉對冷凍電鏡技術的開拓和持續推進，獲得了2017年的諾貝爾化學獎。
冷凍電鏡技術的基本原理是將生物大分子溶液置於電鏡載網上形成一層非常薄的水膜，然後利用快速冷凍技術將其瞬間冷凍至液氮溫度下。冷凍速度非常快，以至於水膜無法形成晶體，而是形成一層玻璃態的冰。生物大分子就被固定在這層薄冰里。將這樣的冷凍樣品保持低溫放置在透射電子顯微鏡下觀察，從而獲得生物大分子的結構，被稱為冷凍電鏡技術。
在透射電子顯微鏡下，高能電子束穿透每一個分子，如同X光穿過人的身體一樣，可以拍攝到分子的形貌和它內部的結構信息。科學家們利用計算機將樣本里的每一個分子提取出來，把相似的分子予以歸類，然後疊加、平均獲得其內部結構更為精細的圖像，由此得到分子不同方向的二維結構，最後經過計算機三維重構算法，可以得到分子的三維模型。這一過程被稱為冷凍電鏡三維重構解析。
冷凍電鏡下的新冠病毒原子
該團隊先研究中國大陸科學家公布的病毒基因碼，培養出穩定的棘蛋白樣本，然後利用尖端的「冷凍電子顯微術」呈現3D原子圖。得州農工大學德克薩卡納分校病毒學家紐曼表示：「這是新冠肺炎病毒最重要蛋白之一的完美清晰結構，我們可以了解病毒如何找到並進入細胞，堪稱重要突破。」
主導研究的得州大學奧斯汀分校科學家麥克拉倫說明，「合成棘蛋白其實是我們想引入人體中的抗原，以幫助免疫系統產生抗體，做好對抗病毒的準備，這樣當病毒真的來襲，免疫系統就能隨時迎戰。」
研究團隊已將該結構圖譜交給國際資料庫，預計於26日之後公開，供全球進行相關研發。