许多病毒，包括艾滋病毒和甲型流感，突变得如此之快，以至于要确定有效的疫苗或治疗方法就像试图击中一个移动的目标。更好地理解病毒在单细胞中的传播和进化可能会有所帮助。今天，科学家报告了一项新技术，它不仅可以识别和量化活细胞中的病毒RNA，还可以检测RNA序列的微小变化，这些变化可能会给病毒带来优势，或使一些人成为“超级传播者”。

 

研究人员将在美国化学学会(ACS) 2020年秋季虚拟会议和博览会上展示他们的研究结果。ACS的会议将持续到周四。它包含了超过6000个关于科学主题的演讲。

 

关于这项研究的最新视频可以在http://www.acs.org/fall2020-outbreak上找到。

 

“对于研究像SARS-CoV-2这样的新病毒，重要的不仅是了解种群如何对病毒作出反应，杏耀资金而且要了解个体——不管是人还是细胞——如何与病毒相互作用，”该项目的首席研究员劳拉·法布里斯博士说。“所以我们把精力集中在研究病毒在单细胞中的复制，这在过去一直是一个技术挑战。”

 

分析单个细胞而不是大的群体可能会对更好地理解病毒爆发的许多方面有很大帮助，比如超级传播者。这是一种现象，一些细胞或人携带异常高数量的病毒，因此可以感染其他许多细胞。如果研究人员能够在超级传播者中识别出具有高病毒载量的单细胞，然后研究这些细胞中的病毒序列，他们或许就能了解病毒是如何进化成更具传染性或智胜疗法和疫苗的。此外，宿主细胞本身的特性可以帮助各种病毒过程，从而成为治疗的目标。在光谱的另一端，一些细胞产生突变病毒，不再具有传染性。了解这是如何发生的，也有助于开发新的抗病毒疗法和疫苗。

 

但首先，法布里斯和罗格斯大学(Rutgers University)的同事们需要开发一种足够灵敏的方法，在单个活细胞中检测出病毒RNA及其突变。该团队的技术基于表面增强拉曼光谱(SERS)，这是一种敏感的方法，通过改变分子散射光的方式来检测分子之间的相互作用。研究人员决定使用的方法研究流感a检测病毒的RNA,他们加入金纳米粒子“灯塔DNA”针对流感a的流感病毒RNA,灯塔产生了强烈的ser信号,而在缺乏这种RNA,事实并非如此。随着病毒突变数量的增加，该信标产生了更弱的SERS信号，这使得研究人员仅能检测到两种核苷酸的变化。重要的是，纳米颗粒可以在培养皿中进入人体细胞，并且只在表达甲型流感RNA的细胞中产生SERS信号。

 

现在，法布里斯和他的同事们正在制作一个版本的实验，当检测到病毒RNA时，会产生荧光信号，而不是SERS信号。“SERS不是一种临床认可的技术。现在正在闯入诊所，”法布里斯说。“所以我们想为临床医生和病毒学家提供一种他们会更熟悉的方法， 杏耀的体会 ，并有现在可以使用的技术。”该团队与其他大学的病毒学家和数学家合作，杏耀平台开发微流体设备，或“芯片实验室”技术，以同时读取许多荧光样本。

 

由于SERS比其他基于荧光或逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)的检测方法更敏感、更便宜、更快、更容易执行，因此它将被证明是未来检测和研究病毒的理想方法。Fabris目前正在与一家制造低成本便携式拉曼光谱仪的公司合作，这将使SERS分析在现场易于进行。

 

Fabris和她的团队也在致力于用SERS探针识别SARS-CoV-2基因组的目标区域。法布里斯说:“我们正在争取资金，利用我们开发的SERS方法研究可能的SARS-CoV-2诊断方法。”