科学研究
2021-09-02
病毒是最具有感染性的病原体，给人类健康造成了极大的影响。病毒感染机制的研究对于预防病毒传播及病毒治疗来说极其重要。病毒可视化示踪技术是研究病毒感染机制的重要手段之一，但是由于组织深度及组织自发荧光的影响，目前应用于标记病毒的探针并不太适合应用于病毒感染的体内研究。纳米技术如量子点等在体内病毒示踪方面已经做了许多尝试。
近日，天津大学生命科学学院常津教授团队和北京大学化学与分子工程学院孙聆东教授和严纯华院士团队在Nano Today（IF：20.7，一区）上发表了题为“In vivo High-Contrast Visualization of Upconversion Nanoparticle Labeled Virus Using Time-Resolved Approach“的论文。本论文利用稀土上转换纳米颗粒完成了对流感病毒的体外和体内标记，实现了对流感病毒细胞内侵染的示踪以及体内示踪，并利用其长荧光寿命的特点实现了在体内同一感染部位不同病毒的示踪，为病毒侵染机制的体内研究提供了新的方法。
本文要点：
1）利用生物素-链霉亲和素特异性结合实现稀土上转换纳米颗粒对流感病毒包膜的高效率标记。结果表明相比于Hoechst染料，稀土上转换纳米颗粒光稳定性更好，更适用于病毒的长时间示踪。
2）利用稀土上转换纳米颗粒标记后的流感病毒可体外研究流感病毒入侵宿主细胞的途径。结果表明流感病毒是依赖于宿主细胞内的溶酶体及微管结构入侵宿主细胞。
3）利用稀土上转换纳米颗粒连接的DNA茎环结构可以通过流感病毒在宿主细胞内的自组装过程实现对病毒核酸的标记。表明稀土稀土上转换纳米颗粒可以实现对病毒多组分同时标记，为更深入探讨病毒入侵宿主细胞的机制提供帮助。
4）通过稀土上转换纳米探针预先标记病毒及稀土上转换纳米探针原位标记病毒的方法实现了在体对流感病毒分布的示踪。与常用标记染料Cy5对比，长荧光寿命稀土上转换纳米探针通过时间门控的方法能够提供高信噪比的成像效果。
5）稀土上转换纳米探针具有长荧光寿命的特点，利用此特征采用时间分辨成像的方法实现了在同一感染部位不同病毒的成像。促进了多种病毒同时感染的机制研究，为临床治疗提供理论支持。
该研究提供了一种适用于病毒体内示踪的稀土上转换纳米探针，不仅能实现对单种病毒的示踪，还可以利用时间分辨技术实验对多病毒的同时示踪。论文的第一作者是天津大学生命科学学院庞高举，张英英和北京大学化学与分子工程学院王晓勇，天津大学生命科学学院常津教授、王汉杰教授和北京大学化学与分子工程学院严纯华院士、孙聆东教授为该文章的共同通讯作者。天津大学生命科学学院为论文的第一完成单位，该研究得到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目和天津市基础研究(京津冀)计划重点项目的支持。
参考文献：Gaoju Pang, Yingying Zhang, Xiaoyong Wang, Huizhuo Pan, Xinyu Zhang, Yayang Li, Shufang Zhang, Chunhua Yan, Lingdong Sun, Hanjie Wang, Jin Chang. In vivo high-contrast visualization of upconversion nanoparticle labeled virus using time-resolved approach, Nano Today, Volume 40, 2021, 101264, ISSN 1748-0132.
https://doi.org/10.1016/j.nantod.2021.101264.
