為了對抗一場大流行病，科學界需要迅速行動。隨着安全有效的疫苗現在廣泛使用，以及少數有希望的COVID-19治療方法即將問世，毫無疑問，生物研究的許多方面在過去兩年中已經成功地加速了。現在，來自美國勞倫斯伯克利國家實驗室（Berkeley Lab）和德國海德堡大學的研究人員利用新的X射線斷層掃描技術提高了感染細胞的成像速度，這種顯微鏡成像技術可以產生令人難以置信的詳細三維掃描。
他們的方法只需幾分鐘就能收集到其他方法需要數周準備和分析的數據，為科學家們提供了一種快速檢查我們細胞的內部機制如何應對SARS-CoV-2或其他病原體的簡單方法，以及細胞如何應對旨在治療感染的藥物。
“在我們的成像技術之前，如果人們想知道細胞內部發生了什麼，並了解感染后發生了什麼變化，他們必須經歷固定、切片和染色細胞的過程，以便用電子顯微鏡進行分析。由於涉及到所有的步驟，這將需要數周的時間來獲得答案。我們可以在一天內完成，”項目共同負責人、伯克利實驗室生物科學領域的科學家Carolyn Larabell說。“因此，它真的加快了檢查細胞的過程，對感染的後果，以及用一種可能治癒或預防疾病的藥物治療病人的後果。”
Larabell是加州大學舊金山分校的解剖學教授，也是美國國家X射線斷層掃描中心的主任，該設施設在伯克利實驗室的先進光源（ALS）。該設施的工作人員在21世紀初開發了軟X射線斷層成像（SXT），以填補其他細胞成像技術的空白。他們目前向全世界的調查人員提供SXT，並繼續完善該方法。作為去年年底發表在《細胞報告方法》上的一項研究的一部分，她和三位同事對海德堡大學和德國感染研究中心的同事準備的人類肺部細胞樣本進行了SXT。
在病毒學家Ralf Bartenschlager和物理學家Venera Weinhardt的領導下，德國團隊小心翼翼地用SARS-CoV-2感染細胞，然後用醛基化合物對其進行化學固定–這一過程可以殺死細胞並將其固定，使其處於最後的生命狀態（同時也使任何剩餘的病毒顆粒失活）–在感染后6小時和24小時。
儘管對細胞做了化學固定，但當所得到的3D圖像具有SXT所特有的精緻細節和清晰度時，整個團隊都歡欣鼓舞。他們的收穫是，他們的方法將使許多實驗室能夠安全地對受感染的細胞進行成像，而沒有固有的風險–以及相應的必要安全協議–與受感染的活細胞一起工作。
Larabell解釋說：“這是非常重要的一點，因為有很多危險的生物體人們無法研究，因為不是每個人都有一個BSL-3（生物安全等級3）實驗室。“例如，在伯克利實驗室，沒有人能夠在他們的實驗室里生長這些細胞。因此，它為很多我們以前無法成像的病原體實驗打開了大門。”
Larabell小組的科學家Jian-Hua Chen和Valentina Loconte分別在美國國家X射線斷層攝影中心進行了斷層攝影會議和圖像分析。兩人都驚喜地看到SXT是如何在花費很少的時間準備樣品，並且不使用染色劑或標記的情況下，以非常高的分辨率捕捉到肺細胞內不同細胞器的變化。通常需要這些額外的步驟來生成細胞圖，其中不同的內部成分很容易區分。