曉查 發自 凹非寺
量子位 報導 | 公眾號 QbitAI
新型冠狀病毒牽動所有人的心，國內外的科學家們正在想一切辦法了解這種病毒。
其實豈止冠狀病毒，發現病毒的一百多年來，科學家們一直想搞清楚病毒是如何攻占細胞的。
最近，來自中國農科院哈爾濱獸醫研究所的研究者們提出了一種新的觀察方法，可以準確地追蹤病毒感染細胞的路徑，並用拍攝短片的方式記錄下全過程，結果清晰明了。
他們用一種叫做量子點（QD）的發光物質標記了偽狂犬病毒（PRV）的DNA，然後用雷射激發量子點讓病毒發光，從而記錄下了病毒入侵細胞的全過程。
這篇文章已經發表在一月的Nano Letters期刊上。
把發光點放在病毒里
讓病毒發光來追蹤軌跡的方法，科學家們過去不是沒想過。
之前科學家們已經開始用螢光蛋白來標記病毒。但是螢光蛋白分子是附著在病毒的蛋白質外殼表面。
我們知道，病毒通常是由內部的遺傳物質（DNA或RNA）與蛋白質外殼組成，病毒直到侵入細胞核才會徹底脫去外殼。
因此，在蛋白質外殼上附著螢光物質，會影響病毒的正常活動，甚至會阻止病毒進入細胞。
最好的辦法就是把發光物質放在病毒裡面，這樣不會影響到病毒蛋白質外殼。科學家們想到了把量子點附著在病毒的DNA上。
實驗過程
研究人員先將一些單鏈DNA附著到量子點上，再用CRISPR/Cas9基因編輯技術，將一小段DNA附加到到病毒基因末端。
量子點上的DNA片段與病毒基因末端附加的DNA片段互補。
然後，研究人員將帶有DNA片段的量子點和編輯過的病毒一起放入細胞中。病毒的DNA在細胞里複製，由於兩種DNA互補，可以形成鹼基對。
就這樣，病毒DNA在複製過程中就把量子點捎帶上了，等病毒裝配好蛋白質外殼，量子點已經被包裹在裡面。
當這些被標記的病毒再感染其他細胞時，研究人員就用雷射照射病毒，病毒內攜帶的量子點便會發光，讓我們看清病毒感染細胞的全過程。
研究人員通過這種方式，記錄了病毒與細胞膜、微管、溶酶體、細胞核結合的畫面，觀察了病毒入侵Vero細胞和HeLa細胞的過程：
在Vero細胞中，PRV病毒粒子通過膜融合的方式進入，病毒衣殼沿細胞微管轉移，最終DNA被導入細胞核。
而在HeLa細胞中，PRV病毒粒子的進入方式是由突刺與細胞膜融合而形成大顆粒，然後，大顆粒將病毒傳送至溶酶體，外殼上的突刺通過溶酶體分泌的物質分解，最後DNA被導入細胞核。
對RNA病毒無效
量子點過去被廣泛用在顯示器件上，我們熟知的量子點電視使用的就是這種技術。
相比螢光蛋白，量子點不會失去其螢光特性，而且量子點的光譜帶寬很窄，用不同顏色標記不同物質的時候，不會相互干擾。
但是量子點的體積仍然比較大，用量子點標記的方法只能用在像PRV這樣較大的病毒中。實驗中用到的PRV基因大小是冠狀病毒的六倍。
而且，這項技術需要量子點上的DNA與病毒DNA配對，這就意味著，單鏈RNA病毒是無法用這種方法標記的。許多病毒，像冠狀病毒和愛滋病病毒，都是RNA病毒。
所以很遺憾，很激動人心的思路，但這次對於新冠肺炎病毒，還用不上。
不過雖然這項技術目前還有一定的局限性，但這篇文章提出的新方法無疑為我們提供了一種新的思路。
或許也能有其他研究者受此啟發。
參考連結：
https://arstechnica.com/science/2020/02/internally-glowing-virus-reveals-its-path-to-cellular-destruction/
論文地址：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b05103
— 完 —
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