【交汇点】“定制”可发光“分子诱捕器”,让病毒无处可逃

发布者:材料科学与工程学院、信息科学与纳米技术研究院 发布时间:2020-09-02浏览次数:14

  交汇点讯 病毒检测是查明病因的基础,也是治疗前必不可少的流程。如何能快速且准确的识别病毒?近日,南京邮电大学信息材料与纳米技术研究院晁洁研究员与美国伊利诺伊大学研究团队合作实现了将个性化DNA纳米结构应用于病毒检测和抑制的研究。为病毒“量身定做”一个可发光的“分子诱捕器”,让它无处可逃——这样一个大胆的想法成为现实。

  一般来说,病毒检测主要有两种方式,一种是核酸检测,即把病毒“敲破”,取出其核酸并测试其核酸序列,通过序列比对来测定具体病毒种类;另外一种方式则是通过免疫学抗原抗体的方式来检测。晁洁在接受新华日报·交汇点记者采访时表示,这两种检测方式都有各自的优劣,比如说核酸检测的速度比较慢,但是准确度高;而免疫学检测往往几分钟就能得到结果,但检测者必须是在感染后体内已产生抗体时,才可以被检测确诊,检测结果存在滞后性且准确度比较差。“我们这项研究其实是综合了两种检测方式的优点,通过DNA纳米技术和核酸适配体技术,开发了一种‘分子诱捕器’用来捕捉血液中漂浮的病毒。”

  众所周知,DNA承载着遗传信息,但在化学工作者眼中,DNA也被视作一种可构建不同结构的“材料”。“通俗来说,DNA纳米技术就是将DNA链看作‘毛线’,我们按照所需的尺寸对其进行‘编织’,从而‘织’成各式各样的‘毛衣’,这也就是我们所说的‘分子诱捕器’。” 晁洁补充,基于登革热病毒表面蛋白具有已知病毒中最复杂的几何结构分布,研究团队选择了登革热做为展示这项技术的载体。通过分析登革热病毒表面的抗原位点空间图案,其对应的“分子诱捕器”被设计成五角星的形状。五角星DNA结构上中间和顶点伸出的10条适配体所组成的多价空间排列可以很好地匹配登革热病毒表面抗原图案,具有极强的结合能力和纳米级别的精确度。“如果只在一个地方建立连接,它将是一个弱结合体,但是有10个适配体将病毒连接到五角星上时,我们就牢牢地‘锁住’了目标。”

登革热病毒表面抗原图案分析以及五角星DNA结构设计和表征


晁洁告诉记者,二者结合后,“分子诱捕器”会使病毒失去攻击细胞的能力,并自发产生荧光信号,使病毒在血液检测中极易被发现,从而实现病毒的“诱捕”“抑制”及“斩杀”。“DNA纳米结构就像是自感应电灯,最开始它是不发光的,一旦遇到病毒,它就会‘自动开灯’,即使是在低剂量、低浓度下也可以发出很强的光。由于这种检测方式是针对病毒本身的检测,具有极高的特异性,所以一经病毒感染即可检出。研究数据显示,检测过程仅需3~5分钟,检测灵敏度是目前临床检测方法的10~100倍。”

  得益于DNA纳米结构,除了登革热病毒,“分子诱捕器”策略其实还可拓展至其它多种病毒、细菌、微生物毒素,具有普适性。对此,晁洁解释,DNA是可编程的,研究人员可以根据需求来设计DNA序列,从而搭建DNA纳米结构;其次,DNA纳米结构的尺寸可控,任何结构形状和尺寸都是可以被定制的;同时,这种结构还具有优异的生物相容性,其能在血液循环存在数小时并最终会被肝脏和肾脏通过代谢活动排出体外,这些优点为基于DNA纳米结构为模版的结合体聚合物应用在抗致病体药物上的研发提供了理论和实践基础。“这项研究为病毒特异性检测和抑制提供了一种新的方式,相信在不久的将来,‘分子诱捕器’检测方式可以靶向应用于更多致病体,实现个性化、精准检测和抑制。”晁洁说。


交汇点记者  谢诗涵


文章来源:交汇点

文章地址:https://jnews.xhby.net/v3/waparticles/7fda002d5708436da67a57947ffc4b06/jcvVhteZqFH2W3bk/1