拍下病毒入侵細(xì)胞全程，中國農(nóng)科院提出用量子發(fā)光點(diǎn)標(biāo)記病毒DNA
還無法用于冠狀病毒
曉查 發(fā)自 凹非寺
量子位 報(bào)道 | 公眾號 QbitAI
新型冠狀病毒牽動(dòng)所有人的心，國內(nèi)外的科學(xué)家們正在想一切辦法了解這種病毒。
其實(shí)豈止冠狀病毒，發(fā)現(xiàn)病毒的一百多年來，科學(xué)家們一直想搞清楚病毒是如何攻占細(xì)胞的。
最近，來自中國農(nóng)科院哈爾濱獸醫(yī)研究所的研究者們提出了一種新的觀察方法，可以準(zhǔn)確地追蹤病毒感染細(xì)胞的路徑，并用拍攝短片的方式記錄下全過程，結(jié)果清晰明了。
他們用一種叫做量子點(diǎn)（QD）的發(fā)光物質(zhì)標(biāo)記了偽狂犬病毒（PRV）的DNA，然后用激光激發(fā)量子點(diǎn)讓病毒發(fā)光，從而記錄下了病毒入侵細(xì)胞的全過程。
這篇文章已經(jīng)發(fā)表在一月的Nano Letters期刊上。
把發(fā)光點(diǎn)放在病毒里
讓病毒發(fā)光來追蹤軌跡的方法，科學(xué)家們過去不是沒想過。
之前科學(xué)家們已經(jīng)開始用熒光蛋白來標(biāo)記病毒。但是熒光蛋白分子是附著在病毒的蛋白質(zhì)外殼表面。
我們知道，病毒通常是由內(nèi)部的遺傳物質(zhì)（DNA或RNA）與蛋白質(zhì)外殼組成，病毒直到侵入細(xì)胞核才會(huì)徹底脫去外殼。
因此，在蛋白質(zhì)外殼上附著熒光物質(zhì)，會(huì)影響病毒的正常活動(dòng)，甚至?xí)柚共《具M(jìn)入細(xì)胞。
最好的辦法就是把發(fā)光物質(zhì)放在病毒里面，這樣不會(huì)影響到病毒蛋白質(zhì)外殼。科學(xué)家們想到了把量子點(diǎn)附著在病毒的DNA上。
實(shí)驗(yàn)過程
研究人員先將一些單鏈DNA附著到量子點(diǎn)上，再用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)，將一小段DNA附加到到病毒基因末端。
量子點(diǎn)上的DNA片段與病毒基因末端附加的DNA片段互補(bǔ)。
然后，研究人員將帶有DNA片段的量子點(diǎn)和編輯過的病毒一起放入細(xì)胞中。病毒的DNA在細(xì)胞里復(fù)制，由于兩種DNA互補(bǔ)，可以形成堿基對。
就這樣，病毒DNA在復(fù)制過程中就把量子點(diǎn)捎帶上了，等病毒裝配好蛋白質(zhì)外殼，量子點(diǎn)已經(jīng)被包裹在里面。
當(dāng)這些被標(biāo)記的病毒再感染其他細(xì)胞時(shí)，研究人員就用激光照射病毒，病毒內(nèi)攜帶的量子點(diǎn)便會(huì)發(fā)光，讓我們看清病毒感染細(xì)胞的全過程。
研究人員通過這種方式，記錄了病毒與細(xì)胞膜、微管、溶酶體、細(xì)胞核結(jié)合的畫面，觀察了病毒入侵Vero細(xì)胞和HeLa細(xì)胞的過程：
在Vero細(xì)胞中，PRV病毒粒子通過膜融合的方式進(jìn)入，病毒衣殼沿細(xì)胞微管轉(zhuǎn)移，最終DNA被導(dǎo)入細(xì)胞核。
而在HeLa細(xì)胞中，PRV病毒粒子的進(jìn)入方式是由突刺與細(xì)胞膜融合而形成大顆粒，然后，大顆粒將病毒傳送至溶酶體，外殼上的突刺通過溶酶體分泌的物質(zhì)分解，最后DNA被導(dǎo)入細(xì)胞核。
對RNA病毒無效
量子點(diǎn)過去被廣泛用在顯示器件上，我們熟知的量子點(diǎn)電視使用的就是這種技術(shù)。
相比熒光蛋白，量子點(diǎn)不會(huì)失去其熒光特性，而且量子點(diǎn)的光譜帶寬很窄，用不同顏色標(biāo)記不同物質(zhì)的時(shí)候，不會(huì)相互干擾。
但是量子點(diǎn)的體積仍然比較大，用量子點(diǎn)標(biāo)記的方法只能用在像PRV這樣較大的病毒中。實(shí)驗(yàn)中用到的PRV基因大小是冠狀病毒的六倍。
而且，這項(xiàng)技術(shù)需要量子點(diǎn)上的DNA與病毒DNA配對，這就意味著，單鏈RNA病毒是無法用這種方法標(biāo)記的。許多病毒，像冠狀病毒和艾滋病病毒，都是RNA病毒。
所以很遺憾，很激動(dòng)人心的思路，但這次對于新冠肺炎病毒，還用不上。
不過雖然這項(xiàng)技術(shù)目前還有一定的局限性，但這篇文章提出的新方法無疑為我們提供了一種新的思路。
或許也能有其他研究者受此啟發(fā)。
參考鏈接：
https://arstechnica.com/science/2020/02/internally-glowing-virus-reveals-its-path-to-cellular-destruction/
論文地址：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b05103
