今天,冠状病毒(coronavirus)已经成为所有人熟知的名词,然而在60多年前,冠状病毒是否存在仍然是一个引起专家们争议的话题。冠状病毒的发现离不开一位叫做朱恩·阿尔梅达(June Almeida)的科学家。这位未曾上过大学的女科学家依靠她的努力不但让人们第一次看到了冠状病毒的原形,还完善了电子显微镜成像技术,对乙肝病毒和HIV病毒等多种病毒的电子显微镜成像做出了突出的贡献。很多综述文章和教科书中都使用了她为病毒拍摄的电镜图像。今天,我们来回顾一下朱恩的故事。
▲朱恩拍摄的冠状病毒电镜图像(图片来源:参考资料[5])
幸运的起点
朱恩出生在1930年的苏格兰。她的父亲是公交车司机。虽然朱恩小时候在学习上的表现就非常亮眼,但是二战之后,家里没有钱供她上大学。于是,16岁的朱恩就离开学校,在家乡格拉斯哥(Glasgow)的皇家医院的组织病理学部找到一份入门的实验室技术员工作,每周的薪水是25先令。在那里,她学到了如何在显微镜下观察样本,找寻疾病的“蛛丝马迹”。这是她科学生涯幸运的开端。
1954年,她移民到加拿大,并且在当时的安大略癌症研究所(Ontario Cancer Institute)找到一份电子显微镜技术员的工作。在那里,她掌握了称为负染色(negative staining)的电子显微镜成像技术。这一技术使用重金属来提高电镜图像的对比度,也成为了她未来发现冠状病毒的基础。这时,朱恩在电子显微镜成像方面的专长开始崭露头角。虽然没有接受过正规教育,但她成为多篇重要论文的共同作者,大多是关于用电镜图像展示以前从未见过的病毒结构。她因为能够“扩展电子显微镜的分辨极限”而闻名。1964年,基于发表的多篇论文,朱恩获得了博士学位。
为冠状病毒拍照
1964年,她回到英国的圣托马斯医院(St. Thomas’ Hospital)工作,并且与David Tyrrell博士展开合作。Tyrrell博士正在研究英国的感冒病毒,其中一个名为B814的病毒引起了他的注意。这种病毒能够被溶解油脂的溶剂中和,意味着它的周围有一层脂质包膜。
从一位同事那里听到朱恩的专长,Tyrrell博士寄给朱恩一些被B814感染的组织样本和已知的流感病毒和疱疹病毒作为对照,希望朱恩能够帮助观察病毒的结构。虽然听到过朱恩“扩展电子显微镜极限”的名声,Tyrrell博士并不乐观。当时的理念认为,电子显微镜只能对纯化的病毒样本成像。而寄给朱恩的这些样本是感染病毒的组织,对它们进行成像非常困难。
在20世纪60年代,在组织样本中发现病毒是一项艰巨的工作。样本中有很多细胞残骸,病毒颗粒稀疏地分布在样本中。对样本的制作和观察的每一步都不能出错,观察一个样本要花上几个小时的时间。这需要对细节的关注、耐心和坚持不懈,而朱恩最不缺的就是这些品质。
朱恩成功了!她不但清晰地拍出了已知病毒的结构照片,而且在被B814感染的样本中发现了病毒颗粒。图像显示,这些病毒周围有一圈像日冕(solar corona)一样的光环,于是冠状病毒(coronavirus)的名字就这样诞生了。
在1967年,朱恩和Tyrrell博士在Journal of General Virology上共同发表论文,首次揭示了冠状病毒的图像。
她无法永远从电子显微镜边离开
当时普通感冒病毒并没有得到人们的重视,朱恩的发现很快就被人淡忘,但是这并没有影响她继续改进电子显微镜成像技术的步伐。她改进的免疫电子显微镜成像技术能够通过靶向病毒的抗体将病毒聚集起来,从而让成像更为容易。基于这一技术,她获得了风疹病毒(rubella virus)的首个电镜图像。使用同一技术,她获得的乙肝病毒电镜图像表明乙肝病毒有两个不同的组分,结合病毒颗粒表面组分的抗体能够防止乙肝病毒感染,这被后来乙肝疫苗所效仿。
朱恩向很多病毒学家传授过电镜技术,她的学生后来在美国国立卫生研究院(NIH)首次观察到导致急性胃肠炎的诺如病毒(Norovirus),以及甲肝病毒。她帮助完善的电子显微镜成像技术,在研究新冠病毒的今天仍然在发挥威力。
1985年退休之后,朱恩考取了瑜伽老师的资格认证,在退休的小镇教起了瑜伽课。她还接受了瓷器修复的训练,这方面的专长让她在古董交易方面迎来了职业生涯的“第二春”。
然而在80年代末,她以顾问的身份又回到了圣托马斯医院,和同行们一起发布了当时第一批HIV病毒的高质量负染色电镜照片。如她的女儿Joyce在BMJ发表的颂文中所说,“她无法永远从电子显微镜边离开”。
朱恩在2007年去世,享年77岁。
参考资料:
[1] Meet June Almeida, the Scottish virologist who first identified the coronavirus. Retrieved May 13, 2020, from https://www.wksu.org/post/meet-june-almeida-scottish-virologist-who-first-identified-coronavirus#stream/0
[2] Overlooked No More: June Almeida, Scientist Who Identified the First Coronavirus. Retrieved May 13, 2020, from https://www.nytimes.com/2020/05/08/obituaries/june-almeida-overlooked-coronavirus.html
[3] The woman who discovered the first coronavirus. Retrieved May 13, 2020, from https://www.bbc.com/news/uk-scotland-52278716
[4] June Almeida (née Hart). Retrieved May 13, 2020, from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2440895/
[5] Almeida and Tyrrell. (1967). The Morphology of Three Previously Uncharacterized Human Respiratory Viruses that Grow in Organ Culture. Journal of General Virology, https://doi.org/10.1099/0022-1317-1-2-175.
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