病毒感染

病毒性疾病严重威胁着人类健康，深刻认识和理解病毒感染过程及致病机制是病毒性疾病防治的重要基础。研究病毒感染过程通常基于荧光标记技术，但是常用的荧光蛋白及传统荧光染料往往容易发生光漂白，难以长时间动态跟踪整个感染过程。 　　在&ldquo 纳米研究&rdquo 国家重大科学研究计划的支持下，围绕&ldquo 量子点标记技术研究病毒侵染过程及宿主应答&rdquo 项目，来自武汉大学，中国科学院武汉病毒研究所、长春应化所、深圳先进技术研究院，以及北京理工大学等单位的专家，自2011年1月开始开展了有益的探索，并取得了重要进展。 　　据该项目首席科学家、武汉大学化学与分子科学学院教授庞代文介绍，以半导体荧光量子点为代表的性能优异的纳米标记材料，可望克服现有荧光标记材料的不足，为实时动态跟踪病毒感染宿主细胞这一复杂的动态生物学过程提供新途径。 　　新型纳米标签 　　为了研究病毒感染过程，就需要荧光标记。一般来说，活细胞或活体示踪要求所用的荧光标记材料在复杂的生物环境中具有良好的稳定性，能产生稳定、可靠的检测信号，才不会&ldquo 走丢&rdquo 或&ldquo 隐身&rdquo 。并且，还要求在最大程度上降低对所标记对象的影响，以获取生命过程的真实信息。 　　&ldquo 也就是说，虽然身上贴了标签，但其本人并无察觉，心情依旧，行为如常。既然如此，就要求所选用的标记材料具有尽可能小的尺寸、良好的生物相容性及稳定性，能发出足够强的示踪信号。&rdquo 在庞代文看来，量子点就算得上这一类令人满意的&ldquo 标签&rdquo ，具有粒径小(通常可小至几纳米)、亮度高、光稳定性好等独特性能，且能实现多色同时标记，同时跟踪多个对象。 　　采用纳米标记技术，特别是量子点标记技术对病毒感染宿主过程进行诠释，将有望克服现有技术的不足，科学诠释病毒致病机制。但是，如何精确控制材料的性质，制备出尺寸小且性质稳定的量子点，依然是该领域的一大难题。 　　此外，为了降低生物成像中背景信号的干扰、激发光对生物体的光毒性以及增加荧光的穿透深度，理想的标记材料应具有较长的激发波长，荧光发射波长也最好在近红外区且具有高的荧光强度。 　　基于此，武汉大学研究团队提出了&ldquo 在时间和空间上耦合活细胞内并无关联的生物化学反应途径&rdquo 合成纳米材料的&ldquo 时&mdash &mdash 空耦合&rdquo 调控合成新策略，利用活酵母细胞成功可控地合成出多色荧光量子点纳米标记材料，让细胞为科学家们做了一件几乎不可能做到的事。 　　他们将烦琐危险的化学操作演变为仅仅培养细胞，将通常在约300℃进行的合成演变为在30℃下的活细胞内完成，且不需要任何易燃、易爆、有毒溶剂。进而，他们又提出了&ldquo 准生物合成&rdquo 策略，利用细胞外的模拟体系成功合成出多种小粒径的近红外量子点，成功地化解了难题。 　　让病毒亮起来 　　庞代文告诉记者，病毒很小，若要监视其一举一动非常困难，如果是在复杂的生物背景之下，那更是一片漆黑。而荧光标记能让病毒亮起来，方便地实现跟踪。 　　中国科学院武汉病毒研究所研究员肖庚富的团队制备出均一稳定的发光病毒样颗粒，并跟踪了其&ldquo 感染&rdquo 细胞的过程。他们还实现了量子点对艾滋病慢病毒(hiv)的标记，也能用量子点定点标记昆虫病毒内部的结构。 　　由于包膜病毒广泛存在于自然界且与人类健康密切相关，这一研究受到了很大的关注。而包膜病毒结构较为复杂，通常由包膜、衣壳及核酸等构成。由武汉大学和中国科学院武汉病毒研究所的研究者们进行合作，利用绿色荧光蛋白标记杆状病毒包膜，核酸分子光开关钌的含氮杂环配合物在病毒复制过程中自然嵌入核酸中标记病毒核酸，成功实现了对病毒包膜和核酸的双重标记。 　　此外，北京理工大学和中国科学院武汉病毒研究所的专家团队合作提出顺应自然的病毒的温和标记策略。他们利用细胞中胆碱磷脂自然的生物合成和代谢嵌入机制、病毒从宿主细胞膜获取磷脂成分形成包膜的生物学特点以及病毒核酸的&ldquo 复制嵌合&rdquo ，在病毒自然复制过程中实现了病毒核酸和包膜的双重标记(双重标记效率高达85%)。 　　&ldquo 这将有助于研究人员看到病毒感染过程中更多的行为细节。&rdquo 庞代文表示，量子点标记技术能让病毒持续变亮，为监测单个病毒侵染宿主细胞的一举一动创造了条件。 　　看到病毒感染过程 　　病毒是严格寄生的微生物，寄生于宿主并借助宿主细胞完成自身&ldquo 繁衍&rdquo 。病毒在细胞中的感染由三个基本过程构成循环，即进入宿主细胞(侵染)、基因组复制/组装和出胞，并进一步感染其他细胞。 　　该循环是病毒维持繁衍生息的关键，而侵染是其中的首要步骤。基于量子点标记，武汉大学团队获取了病毒感染过程的实时动态信息，如病毒运动方向、路径、速率、&ldquo 扩散&rdquo 系数等，以及各种运动模式 研究了禽流感病毒在活细胞内的动态行为及机制，并对流感病毒侵染宿主细胞典型运动轨迹进行分析，发现病毒侵染过程错综复杂。 　　中国科学院长春应用化学研究所团队发现乙肝病毒表面抗原(hbsag)通过小窝蛋白介导的内吞途径跨膜，实现了病毒感染活细胞过程的高分辨、高灵敏、多维动态示踪，展示出纳米生物技术良好的应用前景。 　　最近，中国科学院深圳先进技术研究院团队研究出近红外量子点标记病毒感染活体动物的非侵入示踪技术 成功地长时间跟踪了禽流感h5n1假病毒对小鼠的感染过程。

p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " 冠状病毒是一个大型病毒家族，已知可引起感冒以及中东呼吸综合征（MERS）和严重急性呼吸综合征（SARS）等较严重疾病。2019年12月底，新型冠状病毒肺炎在中国武汉的出现及其在中国和国际的迅速传播引发了全球卫生紧急情况。 /span span style=" text-indent: 2em " 仪器信息网在密切关注疫情发展态势的同时，也更加关注病毒感染的致病机理等相关研究进展。近年来，组学研究成为生命科学基础研究领域的重点，对于病理、毒理学、药物动力学等具有重要价值，相关高水平学术期刊大量报道了科研人员利用组学技术开展的病毒致病病理学的研究成果，也对于此次疫情的进一步研究具有一定参考意义。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 基于此，仪器信息网计划推出 strong “组学技术在病毒感染致病机制中的亮点研究及技术进展”专题 /strong ，为广大业内专家及用户介绍基于蛋白组学或代谢组学等多组学技术在病毒感染研究的应用及技术进展，增强业界专家与仪器企业之间的信息交流，提供更丰富、更专业的技术文章，谨以此致敬所有奋战在抗疫一线的白衣天使以及幕后深耕的研究学者。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 仪器信息网特此向广大仪器厂商和分析测试有关单位征稿。 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 稿件内容包括但不限于以下信息： /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 1. 贵公司针对组学技术在病毒病理学研究领域所提供的的相关仪器及研究方案情况。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 2. 本次新冠疫情的相关病毒感染研究中，贵公司提供了哪些高效/亮点的组学研究方案？该研究进展如何？ /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 3. 您认为基于质谱技术的病毒蛋白质组学或病毒代谢组学等方法在病毒研究中的应用情况如何？研究者们在该应用过程中面临哪些挑战？ /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 4.您认为未来，多组学技术在病毒病理学研究领域的热点将有哪些？将促进哪类产品的技术发展？ /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " strong 稿件最终将在仪器信息网发布，并通过其他相关渠道向公众推送。 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 本次征稿活动最终解释权归仪器信息网所有。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 征稿截止时间：2020年4月22日 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 详情咨询/收稿地址： /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " strong 万女士（电话：15611024412，邮箱：wanxin@instrument.com.cn） /strong /p p br/ /p

霍华德休斯医学研究所(HHMI)的研究人员开发了一项新的技术，使人们有可能通过一滴血来检测目前和曾经任何已知人类病毒的感染情况。这个方法称为VirScan，是一种有效的测试病毒感染的替代诊断方法。文章发表在最新一期的Science杂志上。 　　VirScan工作原理是筛查血液中存在的针对任何206种已知感染人类的病毒的抗体。我们的免疫系统在检测到病毒首次入侵的时候，会产生病原体特异性抗体，即使病毒感染清除后，它仍然可以继续生产那些抗体持续几年或几十年。所以说VirScan不仅能识别免疫系统正在积极应对的病毒感染，而且还提供了个人过去的感染史。 　　 　　Elledge和他的同事合成了超过93000个病毒编码蛋白的DNA短片段。他们将这些DNA片段插入细菌感染病毒&mdash &mdash 噬菌体中。每个噬菌体生产相应的蛋白质肽单位，并会将肽表露在其表面外壳上。这些噬菌体将1000多种人类病毒中发现的所有蛋白质序列都表露了出来。血液中的抗体通过识别嵌在病毒表面抗原决定簇，找到病毒目标。为了执行VirScan分析，所有的被改造过表露一定肽的噬菌体被混合到血液样品中。血液中的病毒抗体发现并结合特定的病毒抗原决定簇上(这个抗原决定簇是在改造表达的肽结构内)。然后，科学家提取抗体，洗去除了少数结合在抗体上的噬菌体以外的其他物质。通过测序这些噬菌体的DNA，便可以识别哪些病毒肽片段能被血样中的抗体识别结合。这便告诉我们到底一个人的免疫系统以前遇到过那些病毒，无论是通过感染还是通过接种疫苗。 Elledge估计需要大约2-3天处理100个样本，假设在测序工作保持在最佳状态。 　　为了测试方法的可行性，研究人员使用它来分析从已知感染了病毒(特别包括HIV和丙肝)患者那得到的血样。事实证明，它的检测很准确。准确度保持在95%至100%，而且特异性灵敏&mdash &mdash 对于没有感染的个人，并未得到错误地识别。因此研究人员表示相信它的真实性。 　　Elledge和他的同事们用VirScan分析569个来自四个国家的个人的抗体，检查了大约1亿的潜在抗体/抗原决定簇的相互作用。他们发现，平均每个人有针对十个不同病毒的抗体。正如预期的，抗某些病毒更常见于成年人而非儿童，这表明孩子尚未暴露于这些病毒中。位于南非、秘鲁、泰国的个人，多半在美国的个人有抗更多病毒的抗体。研究人员还发现，艾滋病病毒感染者有比非HIV感染者存在更多的抗病毒抗体。 　　Elledge说，这个方法其实不限于对抗体的检测。他们正在用它来寻找那些攻击人体自身的组织并与癌症相关的某些自身免疫性疾病的抗体。类似的方法也可用于筛选其它类型的病原体抗体。 　　借助VirScan，科学家可以通过运行一个测试就能确定哪些病毒感染了个体，而不受限于必须对特定病毒进行分析。这种中立的方法可以有助于发现影响个体健康的意外因素，同时也增加了分析比较大量人口病毒感染情况的可能。这个全面的病毒分析大约耗费25美元/每血样。