Автор AZoNano августа 20 2020 г.

Многие вирусы, включая ВИЧ и грипп A, мутируют так быстро, что определение эффективных вакцин или методов лечения похоже на попытку поразить движущуюся цель. Может помочь лучшее понимание вирусного размножения и эволюции в отдельных клетках. Сегодня ученые сообщают о новом методе, который может не только идентифицировать и количественно определять вирусную РНК в живых клетках, но также обнаруживать незначительные изменения в последовательностях РНК, которые могут дать вирусам преимущество или сделать некоторых людей «суперпредседателями».

Исследователи представят свои результаты на Виртуальной встрече и выставке Американского химического общества (ACS) осенью 2020 года. ACS проведет встречу до четверга. Он содержит более 6000 презентаций по широкому кругу научных тем.

Совершенно новый видеоролик об исследовании доступен по адресу http://www.acs.org/fall2020-outbreaks.

«Для изучения нового вируса, такого как SARS-CoV-2, важно понимать не только то, как популяции реагируют на вирус, но и то, как отдельные люди – люди или клетки – взаимодействуют с ним», говорит Лаура Фабрис, доктор философии, главный исследователь проекта. «Итак, мы сосредоточили наши усилия на изучении репликации вирусов в отдельных клетках, что в прошлом было технически сложно».

Анализ отдельных клеток вместо больших популяций может иметь большое значение для лучшего понимания многих аспектов вирусных вспышек, таких как суперраспространители. Это явление, при котором одни клетки или люди несут необычно большое количество вируса и, следовательно, могут заразить множество других. Если бы исследователи могли идентифицировать отдельные клетки с высокой вирусной нагрузкой в ​​суперпредставителях, а затем изучать вирусные последовательности в этих клетках, они, возможно, могли бы узнать, как вирусы развиваются, чтобы стать более заразными или перехитрить терапию и вакцины. Кроме того, особенности самой клетки-хозяина могут способствовать различным вирусным процессам и, таким образом, становиться мишенями для лечения. С другой стороны, некоторые клетки производят мутировавшие вирусы, которые больше не заразны. Понимание того, как это происходит, также может привести к новым противовирусным методам лечения и вакцинам.

Но сначала Фабрису и его коллегам из Университета Рутгерса нужно было разработать анализ, который был бы достаточно чувствительным, чтобы обнаруживать вирусную РНК и ее мутации в отдельных живых клетках. Команда основала свою технику на поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии (SERS), чувствительном методе, который обнаруживает взаимодействия между молекулами через изменение того, как они рассеивают свет. Исследователи решили использовать этот метод для изучения гриппа А. Чтобы обнаружить РНК вируса, они добавили к наночастицам золота "ДНК-маяк", специфичную для гриппа А. В присутствии РНК гриппа A маяк производил сильный сигнал SERS, тогда как в отсутствие этой РНК это не так. Маяк производил более слабые сигналы SERS с увеличением числа вирусных мутаций, что позволяло исследователям обнаруживать всего лишь два нуклеотидных изменения. Важно отметить, что наночастицы могли проникать в клетки человека в чашке, и они производили сигнал SERS только в тех клетках, которые экспрессируют РНК гриппа А.

Теперь Фабрис и его коллеги создают версию анализа, которая производит флуоресцентный сигнал вместо сигнала SERS при обнаружении вирусной РНК. «Технология SERS не является клинически одобренной. Она только что проникла в клинику», – отмечает Фабрис . «Поэтому мы хотели предоставить клиницистам и вирусологам подход, с которым они были бы лучше знакомы, и технологии, которые они могли бы использовать прямо сейчас». В сотрудничестве с вирусологами и математиками из других университетов команда разрабатывает микрофлюидные устройства, или » "лаборатория на чипе" для одновременного считывания многих флуоресцентных образцов.

Поскольку SERS более чувствителен, дешевле, быстрее и проще в выполнении, чем другие анализы, основанные на флуоресценции или обратной транскриптазно-полимеразной цепной реакции (известной как RT-PCR), он может оказаться идеальным для обнаружения и изучения вирусов в будущем. . Фабрис сейчас сотрудничает с компанией, которая производит недорогой портативный рамановский спектрометр, который позволит легко проводить анализ SERS в полевых условиях.

Фабрис и ее команда также работают над идентификацией областей генома SARS-CoV-2, на которые нацелены зонды SERS. «Мы находимся в процессе получения финансирования для работы над возможной диагностикой SARS-CoV-2 с помощью разработанного нами метода SERS», – говорит Фабрис.

Пресс-конференция на эту тему состоится в четверг, 20 августа, в 9 часов утра по восточному времени онлайн на http://www.acs.org/fall2020pressconferences.

Исследователи выражают благодарность Агентству перспективных оборонных исследовательских проектов за поддержку и финансирование.

Источник: https://www.acs.org/content/acs/en.html