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SERS纳米探针:实时监测单细胞中病毒突变

2020-02-14 23文献解读

甲型流感是一种具有高度传染性的周期性流行疾病,由于其疫苗有效性难以预测,对于甲型流感的防控尤其令人担忧。

为什么甲流疫苗有效性难以预测?

甲型流感病毒(IAV)是一种高度突变的RNA病毒,由于其高突变率,在复制过程中产生对药物和疫苗的耐药性。据美国疾病控制中心的数据:根据不同的年龄分组,2016~2017年的甲流疫苗有效性在13%~57%之间。

了解病毒突变具有重要意义

了解IAV的突变对于新疫苗设计、耐药性管理和预测新的发病机制具有重要意义。传统的RNA检测和定量方法通常在人群水平上解决病毒进化问题,但这种方法可能丢失重要信息,而在单细胞水平上量化病毒RNA突变对研究病毒进化并最终实现病毒防控至关重要。

如何实现单细胞水平上的病毒突变检测?

SERS纳米探针实时监测病毒突变

近日,来自美国的研究人员在《Journal of Physical Chemistry C》杂志发表了其最新研究成果:研究人员开发了SERS纳米探针,可以实时监测细胞中IVA的突变。

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研究人员利用拉曼成像技术(SERS),设计了一个基于金纳米颗粒的可切换SERS纳米探针平台,识别和量化IAV基因组中的RNA突变。

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在缓冲液中对探针进行的验证实验表明:该方法具有较强的序列特异性和较高的灵敏度,可以实现单粒子水平的目标检测。

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研究人员还证明了探针信号恢复的程度与基因突变的数量密切相关。

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在含有RNA寡核苷酸的HeLa细胞裂解液中进行的进一步实验表明,这些纳米探针的功能没有受到复杂基质的不利影响。作为概念验证,研究人员评估了探针在以相应质粒转染HeLa细胞产生的细胞内血凝素(HA)片段方面的效用,结果表明探针对HA片段有很高的选择性,说明SERS纳米探针可用于单个细胞中病毒RNA的多重检测和定量。

研究人员的研究还在继续,包括检测细胞中病毒RNA的多个片段,在动物体内监测IAV等。

研究意义

本次研究首次将基于分子信标的SERS探针应用于检测完整单个活细胞中的病毒RNA靶标。为病毒学家研究IAV以及其他RNA病毒在宿主细胞中的行为以及识别影响它们的外部条件或细胞特性提供了一个有效工具。

参考文献
Dardir K, Wang H, Martin B M, et al. A SERS Nanoprobe for Intracellular Monitoring of Viral Mutations[J]. The Journal of Physical Chemistry C, 2020.
引用
Rutgers University. "New tool monitors real time mutations in flu: Gold-based tool could help virologists stop replication of viruses." ScienceDaily. ScienceDaily, 6 February 2020. .
图片来源:均来自参考文献,如有侵权请联系删除。

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