拍下病毒入侵细胞全过程，中国农科院提出用量子发光点标记病毒DNA

晓查 发自 凹非寺 量子位 报道 | 公众号 QbitAI

新型冠状病毒牵动所有人的心，国内外的科学家们正在想一切办法了解这种病毒。

其实岂止冠状病毒，发现病毒的一百多年来，科学家们一直想搞清楚病毒是如何攻占细胞的。

最近，来自中国农科院哈尔滨兽医研究所的研究者们提出了一种新的观察方法，可以准确地追踪病毒感染细胞的路径，并用拍摄短片的方式记录下全过程，结果清晰明了。

他们用一种叫做量子点（QD）的发光物质标记了伪狂犬病毒（PRV）的DNA，然后用激光激发量子点让病毒发光，从而记录下了病毒入侵细胞的全过程。

这篇文章已经发表在一月的Nano Letters期刊上。

把发光点放在病毒里

让病毒发光来追踪轨迹的方法，科学家们过去不是没想过。

之前科学家们已经开始用荧光蛋白来标记病毒。但是荧光蛋白分子是附着在病毒的蛋白质外壳表面。

我们知道，病毒通常是由内部的遗传物质（DNA或RNA）与蛋白质外壳组成，病毒直到侵入细胞核才会彻底脱去外壳。

因此，在蛋白质外壳上附着荧光物质，会影响病毒的正常活动，甚至会阻止病毒进入细胞。

最好的办法就是把发光物质放在病毒里面，这样不会影响到病毒蛋白质外壳。科学家们想到了把量子点附着在病毒的DNA上。

实验过程

研究人员先将一些单链DNA附着到量子点上，再用CRISPR/Cas9基因编辑技术，将一小段DNA附加到到病毒基因末端。

量子点上的DNA片段与病毒基因末端附加的DNA片段互补。

然后，研究人员将带有DNA片段的量子点和编辑过的病毒一起放入细胞中。病毒的DNA在细胞里复制，由于两种DNA互补，可以形成碱基对。

就这样，病毒DNA在复制过程中就把量子点捎带上了，等病毒装配好蛋白质外壳，量子点已经被包裹在里面。

当这些被标记的病毒再感染其他细胞时，研究人员就用激光照射病毒，病毒内携带的量子点便会发光，让我们看清病毒感染细胞的全过程。

研究人员通过这种方式，记录了病毒与细胞膜、微管、溶酶体、细胞核结合的画面，观察了病毒入侵Vero细胞和HeLa细胞的过程：

在Vero细胞中，PRV病毒粒子通过膜融合的方式进入，病毒衣壳沿细胞微管转移，最终DNA被导入细胞核。

而在HeLa细胞中，PRV病毒粒子的进入方式是由突刺与细胞膜融合而形成大颗粒，然后，大颗粒将病毒传送至溶酶体，外壳上的突刺通过溶酶体分泌的物质分解，最后DNA被导入细胞核。

对RNA病毒无效

量子点过去被广泛用在显示器件上，我们熟知的量子点电视使用的就是这种技术。

相比荧光蛋白，量子点不会失去其荧光特性，而且量子点的光谱带宽很窄，用不同颜色标记不同物质的时候，不会相互干扰。

但是量子点的体积仍然比较大，用量子点标记的方法只能用在像PRV这样较大的病毒中。实验中用到的PRV基因大小是冠状病毒的六倍。

而且，这项技术需要量子点上的DNA与病毒DNA配对，这就意味着，单链RNA病毒是无法用这种方法标记的。许多病毒，像冠状病毒和艾滋病病毒，都是RNA病毒。

所以很遗憾，很激动人心的思路，但这次对于新冠肺炎病毒，还用不上。

不过虽然这项技术目前还有一定的局限性，但这篇文章提出的新方法无疑为我们提供了一种新的思路。

或许也能有其他研究者受此启发。

参考链接： https://arstechnica.com/science/2020/02/internally-glowing-virus-reveals-its-path-to-cellular-destruction/

论文地址： https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b05103