微流控系统帮助快速分选HIV病毒
2017-06-05 21:35:11 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
微流控芯片在处理HIV病原体时有独特的优势，因为它们是完全封闭的，因此使用起来非常安全。典型的FACS系统将有可能产生飞沫，因而在利用有害细菌和病毒做实验时需要更严格的控制措施。
据麦姆斯咨询报道，约1%的艾滋病病毒（以下简称HIV）患者能够在没有接受抗病毒治疗的情况下生存，这些被称为“精英控制者”的患者免疫系统能够产生特定的HIV特异性抗体，它们可以识别病毒表面蛋白质特征，自行结合并消灭体内的HIV。开发HIV疫苗所面临的挑战是确定病毒表面蛋白质的特征，它们能被免疫系统所识别，并引发类似于“精英控制者”的反应。
荧光激活细胞分选（fluorescence-activated cell sorting，以下简称FACS）是一项广泛用于研究细胞表面蛋白质，有时也与病毒一起使用的技术。采集细胞样品后，加入能够结合你感兴趣的表面蛋白的荧光抗体结合。具有被抗体识别的蛋白质的细胞与荧光抗体结合后将携带荧光，缺乏这种蛋白质的细胞则不会。然后，你可以单独测量每个细胞的荧光，将荧光细胞送到容器中做进一步的研究，而将非荧光细胞送到另一个容器中。上述工作对细胞研究而言是有效的，抗体得以结合数以百计的表面蛋白质，产生强烈的荧光信号。FACS也可以用于大型病毒的分选，如埃博拉病毒（Ebola virus），但是对于较少表面蛋白质，诸如HIV的小型病毒，FACS则不够灵敏。现在，欧洲分子生物实验室（EMBL）、巴黎高等工业物理化学学院（ESPCI Paris）、国际艾滋病疫苗行动组织（the International AIDS Vaccine Initiative）的研究人员开发了一种用于快速分选HIV病毒的新技术，该技术将有助于更快速地开发HIV疫苗。研究人员已将该项研究结果发表在《细胞化学生物》（Cell Chemical Biology）杂志上。
我们做了什么？
研究作者Christoph Merten表示，我们开发了一款系统，使我们能够以每秒数百种病毒的速度分析和分选HIV，并根据其表面蛋白质是否具有特异性抗体识别特征来分离病毒。我们没有使用可以直接结合病毒蛋白的荧光抗体，他们发出的荧光信号太弱，我们使用普通的非荧光抗体，并将其连接到碱性磷酸酶（alkaline phosphatase，以下简称AP）。然后，我们将病毒单独包裹在液滴中，当接触到AP时，随着化学反应发出荧光。随着抗体结合病毒蛋白，附着的AP酶会生成许多保留在液滴内部的荧光分子，并产生强烈的荧光信号。如果病毒的蛋白质不具有所需要的特征，具有AP酶的抗体则不会与其结合也不会产生荧光。我们可以依此来研究单独的病毒，根据是否具有可用于开发HIV疫苗的特征，来进行高精度的分选。
我们所提供的是一个微流控系统，换句话说，它所使用的是一种只需要操纵极少量液体的技术。整个系统包含在一块手掌大小的微流控芯片上，由液体流过的微观网络通道组成。这些通道只有几百分之一毫米宽，实验中的每个液滴的体积仅约为一亿分之三毫升左右。微流控芯片在处理HIV病原体时有独特的优势，因为它们是完全封闭的，因此使用起来非常安全。典型的FACS系统将有可能产生飞沫，因而在利用有害细菌和病毒做实验时需要更严格的控制措施。
我们能做什么？
我们的方法使得分析和分选大量的HIV病毒成为可能，并且速度之快前所未有。这将帮助我们快速检测数百万种病毒变异株，并最终大大加快疫苗开发过程。
在我们的实验中，每个液滴都包含有病毒和抗体，但是，我们也可以把细胞加入液滴中，并研究抗体是否可以阻止病毒进入细胞之中。这对FACS而言是不可能实现的，因此我们的实验为未来的研究开启了更多的可能性。
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