密歇根技术大学艾利森·米尔斯 一个
猪细小病毒感染猪肾细胞
2
PPV通过其外层蛋白质(衣壳)附着在PK-13上，这可以在微流体设备中检测到
三
病毒核糖核酸劫持细胞的内部机制来制造更多的病毒
四
抗病毒渗透压甘氨酸可能会中断衣壳的形成
五
如果不被打断，病毒复制体会突破细胞膜
六
如果存在不同于正常感染细胞的甘氨酸，电信号会发生变化
学分:密歇根技术大学 一种病毒附着在一个细胞上，撬开锁进入，然后控制基因的产生，泵出许多自己的版本，通过细胞壁爆发出来
去拿你的爆米花
工程师和病毒学家有了一种观察病毒感染下降的新方法
这项技术使用微流体技术——在精确的几何结构中对流体进行亚毫米级的控制
在一个基本上是精心设计的显微镜载玻片上，密歇根理工大学的化学工程师已经能够利用电场在微流体设备中操纵病毒
今年夏天发表在《朗缪尔》杂志上的这项研究着眼于细胞膜的变化，让研究人员对抗病毒药物如何在细胞中阻止感染传播有了更清晰的认识
病毒感染始于衣壳 病毒携带一种叫做衣壳的蛋白质外壳
蛋白质就像撬锁工具，附着并撬开细胞膜
然后，病毒劫持了细胞的内部工作，迫使它大量生产病毒的遗传物质，并构建许多许多的病毒复制品
就像爆玉米粒推开满满的锅盖一样，新病毒穿过细胞壁爆炸
随着更多病毒锁定装置的松动，这种循环还在继续
“当你观察传统技术时——不同阶段的荧光标记、成像、检查生存能力——重点是要知道细胞膜何时受损，”该研究的合著者、计算学院院长、化学工程教授阿德里安·米内克说
“问题是这些技术是一种间接手段
我们的工具观察电荷分布，所以它非常关注细胞膜和病毒表面之间发生的事情
我们以更高的分辨率发现了病毒何时真正进入细胞
" 介电泳:带电对话 观察病毒感染周期并监测其阶段对于开发新的抗病毒药物和更好地理解病毒如何传播至关重要
当可极化的细胞在不均匀的电场中被推动时，就会发生介电泳
这些细胞的运动便于诊断疾病、血型、研究癌症和许多其他生物医学应用
当应用于研究病毒感染时，重要的是要注意病毒具有表面电荷，因此在微流体装置的有限空间内，双向电泳揭示了病毒衣壳和细胞膜蛋白质之间的电对话
“我们使用微流体装置研究了病毒和细胞之间的相互作用与时间的关系，”萨纳兹·哈比比说，他是密歇根理工大学化学工程的博士生，领导了这项研究
“我们展示了我们可以在电场中看到依赖时间的病毒-细胞相互作用
" 实时观看病毒感染的发生就像是僵尸恐怖片、油漆干燥和宝莱坞史诗般的重演
微流体装置中的细胞在周围跳舞，随着介电音乐提示转变成不同的模式
要观察感染的发生，需要有合适的病毒与细胞比例——而且不会很快发生
哈比比的实验以10小时为一个班次，跟随病毒附着的开始场景，一段很长的入侵间歇期，最后是新病毒爆发的悲惨结局，在这个过程中摧毁了细胞
细胞膜在破裂前会形成称为气泡的结构，这种结构会改变微流体装置中测量的电信号
这意味着介电泳测量可以对整个周期中细胞表面发生的电位移提供高分辨率的理解
进入渗透电解质 病毒感染现在是头等大事，但不是所有的病毒都是一样的
虽然使用介电泳的微流控设备有朝一日可以用于像新冠肺炎这样的病毒性疾病的现场快速检测，但密歇根理工大学的团队专注于一种众所周知且受到密切研究的病毒，即感染猪肾细胞的猪细小病毒
但是后来研究小组想要突破极限:他们加入了渗透压甘氨酸，这是他们的合作者在病毒表面化学和疫苗开发方面研究的一项重要干预措施
“使用我们的系统，我们可以显示病毒和细胞膜的时间依赖行为
然后我们加入了渗透压调节剂，它可以起到抗病毒化合物的作用，”哈比比解释说
“我们认为这会停止互动
相反，起初看起来这种相互作用还在继续，但后来新病毒无法从细胞中出来
" 这是因为甘氨酸可能会中断细胞内复制病毒的新衣壳形成
虽然病毒舞蹈特定部分发生在细胞壁幕的后面，但是介电测量显示了在衣壳形成发生的感染周期和衣壳形成被甘氨酸中断的感染细胞之间的转移
这种电荷上的差异表明甘氨酸阻止了新病毒形成衣壳，并阻止了潜在的病毒锁定者攻击他们的目标
哈比比说:“当你在研究如此小的粒子和生物体时，当你能够实时看到这一过程发生时，追踪这些变化是有益的。”
这种关于病毒衣壳和细胞膜之间相互作用的新观点可以加快病毒的测试和定性，从而省去昂贵和耗时的成像技术
也许在未来的大流行中，将会出现用于诊断病毒感染的护理点手持设备，我们希望医学实验室将配备其他微流体设备，能够快速筛选并揭示最有效的抗病毒药物
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