《科学家开发出可用于检测病毒感染的新型技术》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: huangcui
  • 发布时间:2019-04-11
  • 科罗拉多州立大学的一个研究小组已经开发出可以检测人体血液中极少量抗体的技术。

    研究人员使用人体头发尺寸的四分之一的小导线开发出一种传感器,可在20分钟内检测出少至10个抗体分子。相比之下,标准医学检测需要数十亿或数万亿的抗体分子进行检测,并且可能需要一天的时间来处理。

    这种具有成本效益的仪器可以帮助临床医生更快地治疗疾病,并可以在资源匮乏的环境中使用。

    该团队研究的结果将于4月15日在《Biosensors and Bioelectronics》杂志上发布。

    目前,大多数美国医院使用ELISA测试来确定一个人是否患有病毒感染。Elisa是一种常见的测试,但灵敏度相对较低。这意味着临床医生需要在人的血液中含有相当多的抗体才能获得阳性检测结果。

    根据作者描述这种非常简单的技术,研究团队将与寨卡病毒和基孔肯雅病毒相关的蛋白质化学附着在廉价的小金线上。接下来,他们通过电线传输电流,在电线上产生类似于电池的电荷。

    研究人员随后添加了抗体以结合线上的病毒蛋白,这增加了线外部的质量。这也增加了电线保持电荷的能力。然后,他们测量质量的变化,以量化导线表面上的抗体数量。

    “我们发现我们可以获得非常高的特异性来确认病毒感染,”作者说道。此外,研究小组未发现针对其他病毒的抗体有任何反应或反应,这有时会导致假阳性检测结果。

    该研究小组现在希望将这一发现与他们之前发表的病毒检测研究相结合,创建一个能够检测患者样本中病毒和抗病毒的单一系统。“我们希望它可以用于即时诊断,并且它可以发展成一个简单的手持设备,可以在诊所或资源有限的地区使用,”作者说道。

  • 原文来源:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956566319300697?via%3Dihub
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  • 《Cell:开发出病毒感染实时成像技术,从而实时监测细胞中的病毒感染》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2020-11-16
    • 在一项新的研究中,来自荷兰胡布勒支研究所和乌特勒支大学的研究人员开发出一种先进的技术,可以实时监测病毒感染。他们预计这种技术可用于研究多种病毒,包括导致目前大流行病的新冠病毒SARS-CoV-2。因此,这种被命名为病毒感染实时成像(virus infection real-time imaging, VIRIM)的技术对于深入了解病毒在人体中的感染情况非常有价值。最终,这可能为病毒感染带来更有针对性的治疗方法。相关研究结果于2020年11月13日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Translation and Replication Dynamics of Single RNA Viruses”。 病毒对社会产生了很大的负面影响。目前全球爆发的SARS-CoV-2对个人身心健康和经济造成的巨大后果再次证明了这一点。 入侵者 RNA病毒是一大类以RNA形式携带遗传信息的病毒,RNA是一种类似于DNA的分子。RNA病毒感染宿主细胞后,会劫持宿主细胞的许多功能,并将它变成一个病毒生产工厂。这样一来,这种病毒入侵者就可以迅速在有机体的细胞内进行复制。新的病毒颗粒随后通过呼吸道等地方释放出来,可以感染其他人。RNA病毒的例子包括冠状病毒、丙型肝炎病毒(HCV)、寨卡病毒和肠道病毒,其中肠道病毒包括引起普通感冒的鼻病毒、引起病毒性脑膜炎和脑炎的柯萨奇病毒以及引起麻痹性脊髓灰质炎的脊髓灰质炎病毒。 在此之前,现有的技术只能提供病毒感染细胞的快照。换句话说,科学家们可以观察到某个时间点的受感染细胞,但无法从头到尾监控病毒感染的过程。这种新开发的显微镜技术VIRIM改变了这一点:胡布勒支研究所的Marvin Tanenbaum及其团队和乌特勒支大学的Frank van Kuppeveld及其团队开发出这种先进的方法,有了这种方法,可以在实验室里非常精确地可视化观察病毒感染的整个过程。论文第一作者Sanne Boersma说,“这种新方法使得我们能够解决许多关于病毒的重要问题。” 经过荧光标记的病毒 这种方法在肠道病毒中使用了SunTag--一种由Tanenbaum先前开发的技术,van Kuppeveld在这组病毒中拥有丰富的专业知识。SunTag被引入到病毒的RNA中,用一种非常明亮的荧光标签来标记病毒蛋白。通过使用这种荧光标签,可以用显微镜观察病毒蛋白,这使得人们能够看到病毒何时、何地、如何快速地产生它的蛋白并在其宿主细胞中复制。VIRIM比其他方法灵敏得多:可以检测到单个病毒RNA产生的蛋白。这使得人们可以从一开始就追踪病毒感染的过程。 竞争 细胞在感染病毒后,利用自己的防御系统来检测和消灭病毒。一旦病毒进入细胞,病毒和宿主细胞之间就会产生竞争:病毒的目的是劫持细胞进行自我复制,而宿主则极力阻止这一点。利用VIRIM,这些研究人员能够观察到这种竞争的结果。他们发现,在一个细胞亚群中,宿主细胞赢得了竞争。Boersma说,“这些宿主细胞被病毒感染了,但病毒不能复制。”这引发了Boersma和她的同事们的好奇心,并促成了一项新的实验。 病毒的致命弱点 这些研究人员通过增强宿主细胞的防御系统来帮助它们。结果发现,在这种防御系统实现增强的细胞中,第一次的病毒复制往往就失败了,这使得病毒无法接管宿主。Boersma解释道,“复制过程中的第一步是病毒的致命弱点:这个时刻决定着病毒是否能进一步传播。如果宿主细胞在感染之初没有设法消除病毒,那么病毒就会复制并赢得竞争。”Boersma和她的同事们使用了一种微小核糖核酸病毒(picorna)来测试VIRIM。这个病毒科的成员可以引起从普通感冒到小儿麻痹症等严重疾病。 VIRIM能够识别多种病毒的脆弱阶段。这些研究人员期望该技术对研究包括SARS-CoV-2在内的许多威胁生命的病毒有价值。Boersma解释说,“了解病毒的复制和传播可以帮助我们确定病毒的致命弱点。这些知识可以促进治疗方法的开发,比如,在病毒生命的脆弱时刻进行干预的治疗方法。这使得我们能够开发出更有效的治疗方法,并有望减轻病毒对社会的影响。”
  • 《Nat Commun:科学家有望开发出抵御马尔堡病毒感染的新型疗法》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2022-07-24
    • 马尔堡病毒是埃博拉病毒的近亲,其核蛋白能将单链、反义的病毒基因组RNA(vRNA)包裹形成螺旋NP-RNA复合体,后者能组成负责病毒RNA合成的核衣壳装配的核心结构,尽管核衣壳的形成需要NPs和RNA之间合适的相互作用,但螺旋状装配的结构基础在很大程度上研究人员并不清楚。 近日,一篇发表在国际杂志Nature Communications上题为“Structural insight into Marburg virus nucleoprotein–RNA complex formation”的研究报告中,来自日本京都大学等机构的科学家们在马尔堡病毒的研究上又取得了重大进展,相关研究结果表明,未来的药物开发或许基于对病毒核衣壳形成的靶向作用,这或许就会抑制马尔堡病毒的复制能力。 研究者Takeshi Noda说道,在非洲零星和重复爆发的马尔堡和埃博拉病毒往往会引起人类严重的出血热,目前既没有针对马尔堡病毒感染的特殊疗法,也没有可用的预防性疫苗,但本文研究结果或许能大大改进科学家们对该病毒的理解。研究者指出,受感染的细胞中的螺旋状核衣壳是由马尔堡病毒的基因组RNA和核蛋白(NPs)所组成,其结构与埃博拉病毒的结构类似。 尽管病毒复制过程中螺旋状核衣壳组装的具体机制还有待于进一步研究和调查,但如今研究人员已经确定了核心结构中对于核衣壳结构形成非常关键的位点。利用低温电镜技术,研究人员捕捉到了哺乳动物细胞中的螺旋NP-RNA复合体结构,并在近乎原子水平上确定了其三维结构,他们还利用突变分析来识别对基因组转录和复制非常重要的NP氨基酸。 虽然马尔堡病毒和埃博拉病毒的NPs氨基酸序列仅共享了50%的相似性,但其NP-RNA结构的惊人相似性让研究人员觉得非常惊讶。这一研究发现强调了NP-RNA复合体作为马尔堡病毒和其它丝状病毒科病毒感染的疗法靶点的重要性。综上,本文研究结果为理解马尔堡病毒核衣壳的形成提供了一定的结构基础,有望帮助开发抵御马尔堡病毒和埃博拉病毒的新型抗病毒疗法。 原始出处: Fujita-Fujiharu, Y., Sugita, Y., Takamatsu, Y. et al. Structural insight into Marburg virus nucleoprotein–RNA complex formation. Nat Commun 13, 1191 (2022). doi:10.1038/s41467-022-28802-x