揭秘病毒“作案”全过程!中国科学家用量子发光点标记病毒DNA

在人类与病毒做斗争的漫长历史中,对病毒DNA进行标记往往是了解病理、分析治疗方法的重要一步。

近日,来自中国农科院哈尔滨兽医研究所的研究者们提出了一种新的观察方法,对病毒感染细胞的路径进行了追踪,并将成果发表在Nano Letters期刊上。

发表在Nano Letters期刊上的研究成果

研究人员称,他们通过用一种叫做量子点(QD)的发光物质标记了伪狂犬病毒(PRV)的DNA,然后用激光激发量子点,欺骗“病毒”让其发光,从而记录下了病毒入侵细胞的全过程。

这种新的标记方法是否能启发我们进一步了解正在肆虐的新型冠状病毒?期待中国科学家们进一步的研究。

跟踪单个病毒颗粒的做法并不新鲜。通常的方法是,添加某种分子,让它随后能在病毒上发光,接着用激光去照射实验样本,并寻找发光的点。

通过这种方法,光学显微镜可以非常精确地跟踪病毒的位置。

有了这种技术,我们可以很容易地了解病毒是如何移动的。

此外,如果我们使细胞宿主的不同部分发出不同颜色的光,就可以看到病毒与这些部分(比如特定细胞的表面受体)相互作用的频率。

细胞内的微管在这里显示为绿色,这些微管就像病毒的赛道

这样做的缺点之一是发光分子通常附着在病毒外壳上。而在这种情况下,发光分子可能会干扰病毒的正常活动,比如妨碍它们侵入宿主细胞。

新的做法是把发光的分子注入病毒内部,这将最低程度地减少对病毒活动的干扰。

来自中国的研究人员用量子点(quantum dot)代替了发光的分子。量子点是一种非常微小的物质,当被光激发时自身会发光。

更奇妙的是,发光的颜色是可以通过改变量子块的大小来调整的,因此我们可以制作任何我们想要的量子点颜色。

为了让量子点进入病毒内,研究人员利用了病毒复制的过程。病毒与正常细胞接触,然后病毒的外壳与正常细胞的细胞壁(上面有糖蛋白)融合,接着病毒将其遗传物质注入到正常细胞,并利用正常细胞的物质实现复制(复制遗传物质和蛋白质外壳)。

研究人员通过将一些单一的DNA附着到量子点上来干扰这一过程,并通过各种手段,使细胞“相信”量子点属于细胞核的一部分。为了确保这些点被病毒感染,他们使用CRISPR/Cas9(一种基因治疗法,这种方法能够通过DNA剪切技术治疗多种疾病)将一小段DNA编辑到病毒基因组中。

因此,在复制过程中,量子点可以合并到病毒DNA中。

当然,并不是每个病毒粒子都包含一个量子点,因为合并过程是在核内复制时被随机支配的。不过,研究人员设法获得了足够的标记病毒来进行一些有趣的实验。

由于这是一种新的标记技术,研究人员没有进行新颖的研究,但他们对已经知道的结果进行了证实。

研究人员拍摄下病毒粒子进入细胞、沿着细胞的微管网络进行移动的视频。他们也看到了病毒进入细胞核的过程。

这种新的标记技术能够得到广泛应用吗?也许不能。

首先,这仅适用于有DNA的病毒,而不是RNA病毒。

第二,这个过程并不简单。其他研究人员需要相当长的时间来复制这项工作,更不用说将其用于他们自己的特定研究项目了。