病毒附着在细胞上,撬锁并进入,然后控制遗传 生产并泵出许多版本的自身,并通过细胞爆炸出来 墙。
拿爆米花来。工程师和病毒学家有了一种观察病毒感染的新方法 下去。
该技术使用微流体——在精确的、亚毫米级的范围内控制流体 几何结构。在基本上是一张精心设计的显微镜载玻片上,化学物质 足球比赛结果的工程师已经能够操纵病毒 在使用电场的微流体装置中。该研究于今年夏天发表于,观察细胞膜的变化,让研究人员更清楚地了解如何 抗病毒药物在细胞中发挥作用,阻止感染的传播。
病毒感染从衣壳开始
病毒携带着称为衣壳的蛋白质外壳。蛋白质的作用 就像撬锁一样,附着并撬开细胞膜。然后病毒劫持 细胞的内部运作,迫使其大量生产病毒的遗传物质 并构建很多很多病毒复制品。就像爆米花粒推开 当锅盖溢出时,新病毒会穿过细胞壁爆炸。和循环 继续有更多的病毒开锁工具逍遥法外。
“当你观察传统技术时——不同阶段的荧光标记, 成像、检查活力——关键是要知道膜何时受到损害,” 研究合著者、该学院院长艾德丽安·米内里克 (Adrienne Minerick) 说道计算机学院化学工程教授。 “问题是这些技术 一种间接措施。我们的工具着眼于电荷分布,因此它非常集中 关于细胞膜和病毒表面之间发生的事情。我们发现与 当病毒真正进入细胞时分辨率更高。”
介电泳:带电对话
观察病毒感染周期并监测其阶段对于发展至关重要 新的抗病毒药物并更好地了解病毒的传播方式。介电泳 当可极化细胞在不均匀电场中被推动时就会发生这种情况。的 这些细胞的运动有助于诊断疾病,血型,研究癌症和许多其他生物医学应用。应用于学习时 病毒感染,需要注意的是病毒具有表面电荷,因此在微流体装置的有限空间内,介电泳揭示了 病毒衣壳和细胞膜蛋白质之间的电对话。
“我们使用微流体研究了病毒与细胞之间的相互作用与时间的关系 设备,”Sanaz Habibi 说,他是该研究的博士生化学工程足球比赛结果。 “我们证明我们可以看到时间依赖性的病毒-细胞相互作用 在电场中。”
实时观看病毒感染发生就像僵尸恐怖片的混合体 电影、油漆干燥和宝莱坞史诗的重复。微流体装置中的细胞 跳舞,随着电介质音乐提示转变为独特的模式。有需要 病毒与细胞的正确比例来观察感染的发生——但事实并非如此 发生得很快。哈比比的实验在开幕后每 10 小时轮班进行一次 病毒式依恋的场景,漫长的入侵插曲,以及最终的悲剧 当新病毒爆发时,结局就结束了,并在此过程中破坏了细胞。
在破裂之前,细胞膜会形成称为气泡的结构,它会改变电 在微流体装置中测量的信号。这意味着介电泳测量 提供对表面发生的电变化的高分辨率理解 细胞在整个周期中的变化。
赠款和资助
美国国家科学基金会 (NSF) IIP 1632678、NSF IIP 1417187、NSF 1451959 和 NSF 1510006
输入渗透剂
病毒感染是目前最受关注的问题,但并非所有病毒都是相同的。同时 使用介电泳的微流体装置有一天可以用于现场、 足球比赛结果团队专注于快速检测 COVID-19 等病毒性疾病 一种众所周知且经过仔细研究的病毒,猪细小病毒(PPV),它感染 猪的肾细胞。
但随后团队想要挑战极限:他们添加了渗透剂甘氨酸,这是一种 他们的合作者研究的重要干预措施病毒表面化学和疫苗开发.
“使用我们的系统,我们可以显示病毒和细胞膜的时间依赖性行为。 然后我们添加了渗透剂,它可以充当抗病毒化合物,”哈比比解释道。 “我们认为这会停止互动。相反,它看起来像是互动 一开始继续发生,但后来新病毒无法从细胞中逸出。”
这是因为甘氨酸可能会中断复制的新衣壳的形成 细胞内的病毒。当病毒舞蹈的特定部分发生时 在细胞壁的幕后,介电测量显示之间的转变 发生衣壳形成的感染周期和衣壳形成的感染细胞 形成被甘氨酸中断。 这种电荷差异表明 甘氨酸可以阻止新病毒形成衣壳并阻止潜在病毒的形成 病毒式开锁者无法击中目标。
“当您处理如此小的颗粒和生物体时,当您能够 看到这个过程实时发生,跟踪这些变化是值得的,”哈比比 说。
这种关于病毒衣壳和细胞膜之间相互作用的新观点可能会加速 测试和表征病毒,消除昂贵且耗时的成像 技术。也许在未来的大流行中,将会出现护理点手持设备 诊断病毒感染,我们希望医学实验室能够配备其他设备 可以快速筛选和揭示最有效的抗病毒药物的微流体装置 药物。
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