华人科学家Nature子刊以创新技术捕获HIV病毒

　　

生物通报道  HIV感染者携带着许多不同的HIV病毒，所有的HIV病毒都具有其鲜明的特征——其中一些病毒相比于另一些更具传染力。尽管可引起广泛的传染，大约76%的HIV感染都是由单一的病毒所引起（延伸阅读：Nature发布艾滋病惊人发现：极早期建立的HIV储存库 ）。

现在，科学家们证实通过非常特异性地量化HIV病毒中的一种关键蛋白质：包膜糖蛋白（envelope glycoproteins），可以鉴别出罪魁祸首，即在许多的HIV病毒中实际上是哪一种引起了感染。

课题领头人、密歇根大学药学院的程伟（Wei Cheng，音译）副教授说，这是研究人员第一次能够在单粒子水平上捕获HIV，并以单分子分辨率对其进行测量。程伟的研究小组发现，在 HIV病毒颗粒中赋予毒力的包膜糖蛋白数量不等。富含这种蛋白质的病毒颗粒相比于其他的病毒颗粒传染性更强。

程伟说：“HIV病毒颗粒存在显著的分子差异，一些非常的危险及具有传染性，另一些则比较无害。HIV病毒极其具有异质性。我们的技术让我们看到了单分子水平上的差异，因此即便一种病毒颗粒与另一种只有一个分子的差异，我们的仪器也能检测得到。”

程伟说，现在科学家们能够测量出HIV病毒颗粒的分子差异，或许可以开发出一些药物来靶向更具毒力的病毒株的一些分子特征。

程伟实验室开发并利用了一种新的光学技术来检测这些粒子。为了研究HIV病毒颗粒，程伟研究小组改良了一种叫做光学镊子（optical tweezer）的现有工具。光学镊子是一种利用光子或光线来操控微小分子马达或纳米结构的技术。它能够固定结构，使得能够在不接触的情况下展开研究，因而不会破坏或扭曲结构。

程伟说，这一新的光学技术促成了他的实验室两个不同的研究方向。科学家们可以利用单个HIV病毒颗粒来感染个别细胞，确定病毒颗粒的毒力。这一技术也有潜力用于分选HIV病毒及其他的致命性病毒。程伟说，他们希望最终能够了解哪些HIV病毒株包含有最有可能感染健康细胞的、最危险的病毒颗粒。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Optical trapping of individual human immunodeficiency viruses in culture fluid reveals heterogeneity with single-molecule resolution

Optical tweezers use the momentum of photons to trap and manipulate microscopic objects, contact-free, in three dimensions. Although this technique has been widely used in biology and nanotechnology to study molecular motors, biopolymers and nanostructures, its application to study viruses has been very limited, largely due to their small size. Here, using optical tweezers that can simultaneously resolve two-photon fluorescence at the single-molecule level, we show that individual HIV-1 viruses can be optically trapped and manipulated, allowing multi-parameter analysis of single virions in culture fluid under native conditions. We show that individual HIV-1 differs in the numbers of envelope glycoproteins by more than one order of magnitude, which implies substantial heterogeneity of these virions in transmission and infection at the single-particle level. Analogous to flow cytometry for cells, this fluid-based technique may allow ultrasensitive detection, multi-parameter analysis and sorting of viruses and other nanoparticles in biological fluid with single-molecule resolution.