病毒冒名顶替者：病毒研究的突破

诸平

An innovative method makes it possible to precisely detect viruses and visualise them in three dimensions. This opens up new horizons for virus research. (Image: Gerti Beliu / RVZ, erstellt mit DALL·E 3) 

据维尔茨堡大学（University of Würzburg）2023年11月3日提供的消息，得益于维尔茨堡大学的研究人员及其对假病毒（pseudoviruses）的创新设计，现在可以以前所未有的精度追踪病毒渗透到细胞中。一种创新方法使得精确检测病毒并在三个维度上可视化它们成为可能。这为病毒研究开辟了新视野。

假病毒类似于冒名顶替者：虽然无害，但它们的设计方式使它们很难与其危险的亲戚(dangerous relatives)区分开来。这使它们成为病毒研究中的宝贵工具。它们可用于精确分析危险病毒变种的感染途径。

迄今为止，该研究领域的一个主要挑战是使假病毒在显微镜下可靠地可见。这是因为传统的标记方法会损害“冒名顶替者”的活动，从而伪造成像。

由马库斯·绍尔（Markus Sauer）教授和格蒂·贝柳(Gerti Beliu)博士领导的维尔茨堡朱利叶斯·马克西米利安大学 (Julius-Maximilians-Universität简称JMU Würzburg) 鲁道夫·魏尔啸中心（Rudolf Virchow Center）- 综合和转化生物成像中心（Center for Integrative and Translational Bioimaging）的一个团队，现已开发出一种解决方案：通过将遗传密码扩展（genetic code expansion）和点击化学（click chemistry）相结合，创建了一种独特的伪病毒识别功能，使其活动不受影响。这些发现于2023年11月1日已在《ACS Nano》杂志网站发表——Marvin Jungblut, Simone Backes, Marcel Streit, Georg Gasteiger, Sören Doose, Markus Sauer, Gerti Beliu. Re-Engineered Pseudoviruses for Precise and Robust 3D Mapping of Viral Infection. ACS Nano, 2023. DOI: 10.1021/acsnano.3c07767. Publication Date: November 1, 2023. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c07767

病毒研究开辟新视野（New Horizons Open up in Virus Research）

新型“可点击”假病毒（"clickable" pseudoviruses）具有高度荧光。然而，就结合和渗透入细胞而言，它们具有与其致病亲戚相同的特性。然而，一旦进入细胞，它们就不会引起疾病——这使得它们可以在 S1/2 标准实验室（S1/2 standard laboratories）中在较低的生物风险水平下进行处理。

马库斯·绍尔 (Markus Sauer)满腔热情地说：“这种方法为我们在病毒研究方面开辟了全新的视野。这是我们使用高分辨率显微镜方法观察活体中病毒感染的复杂动态的能力的飞跃。”

创新满足精准（Innovation Meets Precision）

新方法的另一个优点是检测效率高。与传统的免疫染色方法相比，JMU团队发现检测效率高出许多倍。这使得感染过程的更精细的细节和微妙的过程变得可见。

“可点击的假病毒有可能彻底改变我们研究病毒与细胞相互作用的方式。就好像我们正在使用显微镜潜入一个以前看不见的世界，”格蒂·贝柳解释道。

这项工作得到了德国科学基金会（DFG GRK2157)、德国维尔茨堡大学GSLS的PostDocPlus计划（PostDocPlus program of the GSLS, University of Würzburg）、欧盟地平线2020研究和创新计划下的欧洲研究委员会(European Research Council简称ERC under the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program: Grant Agreement No. 835102)以及德国巴伐利亚自由州向维尔茨堡大学提供的COVID - 19研究基金（Free State of Bavaria with COVID-research funds provided to the University of Würzburg）的资助。

上述介绍，仅供参考。欲了解更多信息，敬请注意浏览原文或者相关报道。

Abstract

Engineered vesicular stomatitis virus (VSV) pseudotyping offers an essential method for exploring virus–cell interactions, particularly for viruses that require high biosafety levels. Although this approach has been employed effectively, the current methodologies for virus visualization and labeling can interfere with infectivity and lead to misinterpretation of results. In this study, we introduce an innovative approach combining genetic code expansion (GCE) and click chemistry with pseudotyped VSV to produce highly fluorescent and infectious pseudoviruses (clickVSVs). These clickVSVs enable robust and precise virus–cell interaction studies without compromising the biological function of the viral surface proteins. We evaluated this approach by generating VSVs bearing a unique chemical handle for click labeling and assessing the infectivity in relevant cell lines. Our results demonstrate that clickVSVs maintain their infectivity post-labeling and present an efficiency about two times higher in detecting surface proteins compared to classical immunolabeling. The utilization of clickVSVs further allowed us to visualize and track 3D virus binding and infection in living cells, offering enhanced observation of virus–host interactions. Thus, clickVSVs provide an efficient alternative for virus-associated research under the standard biosafety levels.