Coronaviren sind mit einer Größe von 100 Nanometern (also 100 Milliardstel Meter) so winzig klein, dass sie bisher nur mit einem sogenannten Rasterelektronenmikroskop untersucht werden konnten.  Dafür müssen die Proben mit einer dünnen Metallschicht überzogen werden, die die Oberflächenstruktur der Probe verändert.

In einer Kooperation des Klinikums  Bielefeld und der Justus-Liebig-Universität Gießen ist es Forscherinnen und Forschern nun erstmals gelungen, SARS-CoV-2 mithilfe eines Heliumionen-Mikroskops abzubilden. Dafür ist eine Beschichtung der Proben nicht mehr notwendig und selbst Interaktionen zwischen dem Virus und einer Wirtszelle lassen sich beobachten. Die Heliumionen-Mikroskopie eignet sich sehr gut, um die Abwehrmechanismen der Zelle darzustellen, die sich an der Zellmembran abspielen“, sagt auch Professor Dr. Friedemann Weber. Er ist Leiter des Instituts für Virologie am Fachbereich Veterinärmedizin der JLU, Und hat  mit den Bielefelder Forschenden zusammengearbeitet.

Für ihre Studie haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler künstlich gewonnene Zellen mit SARS-CoV-2 infiziert und im toten Zustand mikroskopiert. „Unsere Aufnahmen ermöglichen einen direkten Blick auf die 3D-Oberfläche der Coronaviren und z. B. einer Nierenzelle – mit einer Auflösung im Bereich weniger Nanometer“, sagt Erstautorin und Physikerin Dr. Natalie Frese, von der Uni Bielefeld

Durch das Heliumionen-Mikroskop lässt sich beobachten, ob die Coronaviren  auf einer Zelle lediglich aufliegen oder an sie gebunden sind. Das wiederum gibt Aufschluss über die Abwehrstrategien des Virus. Eine infizierte Zelle kann die Viren, die sich in ihrem Inneren bereits vermehrt haben, beim Austritt an ihre Zellmembran binden und so eine weitere Ausbreitung verhindern.

Ihre Ergebnisse, die in Kooperation mit Forschenden der Justus-Liebig-Universität Gießen und des Klinikums Bielefeld entstanden sind, haben die Wissenschaftler:innen am 02.02.2021 im Fachmagazin Beilstein Journal of Nanotechnology veröffentlicht.

Originalveröffentlichung: Natalie Frese, Patrick Schmerer, Martin Wortmann, Matthias Schürmann, Matthias König, Michael Westphal, Friedemann Weber, Holger Sudhoff, Armin Gölzhäuser: Imaging of SARS-CoV-2 infected Vero E6 Cells by Helium Ion Microscopy. Beilstein Journal of Nanotechnology, veröffentlicht am 2. Februar 2021.