作者:安娜·德明，物理
（同organic）有机 QD608-RBD结合血管紧张素转换酶2并诱导胞吞作用
在此图中，上图显示了表达ACE2-GFP(黄色)的细胞结合和内化QD608-RBD(洋红色)
在底部面板中，添加了抑制剂以防止QD608-RBD与ACE2-GFP结合，细胞表面ACE2-GFP的存在很强，几乎看不到QD608-RBD
信用:NCATS “我们在这里做的实际上是可视化尖峰与血管紧张素转换酶2的结合，”美国马里兰州NCATS国家转化科学促进中心的研究科学家基里尔·戈尔什科夫说
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尽管对外行人来说这听起来无害，但这种结合是病毒扩散过程的第一步，病毒扩散可能导致了人类记忆中最严重的流行病
“尖峰”是SARS-CoV-2病毒上的一种蛋白质，被广泛认为是将其病毒DNA转移到宿主细胞中的主要攻击武器
ACE2受体是人类细胞蛋白质，能有效地打开这种攻击的大门
戈尔什科夫和吴恩凯在华盛顿特区的海军研究实验室(NRL)使用生物工程量子点
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，和他们的同事能够对ACE2和尖峰蛋白相互作用时发生的结合和随后的内化进行成像
“你实际上可以实时看到这种情况发生，”戈尔什科夫补充道，“这就是这种检测的美妙之处，也是我们认为它对药物筛选很重要的原因
" 病毒在没有宿主细胞的情况下无法繁殖，因此全球研究人员一直在努力了解SARS-CoV-2如何与细胞相互作用并穿透细胞，目的是阻断这一阶段并防止COVID19的发作。
戈尔什科夫和他在NCATS的同事已经在研究各种癌症、病毒和溶酶体贮积病的成像分析，“但是当冠状病毒来袭时，我们不得不迅速改变策略，”戈尔什科夫说
之前的非典研究强调了人类细胞中与乙酰胆碱酯酶2相互作用对这种病毒传播的重要性，他们已经能够用绿色荧光蛋白标记这些受体蛋白，以成像它们的运动
越来越多的证据表明，SARS-CoV-2上的特定尖峰蛋白可能将ACE2锁定在一个据点，以便病毒可以进入细胞。
然而，关于尖峰蛋白相互作用的信息主要是通过生物化学或邻近分析以及对取自病毒的蛋白质和部分蛋白质的测试——“假病毒颗粒”间接积累的
“由于这些病毒蛋白没有荧光标记，它们在ACE2受体结合和随后的内化(内吞)中的作用在成像的黑暗掩护下继续有效发挥
在NRL大学，研究人员也热衷于利用他们在纳米颗粒细胞输送和生物传感方面的专业知识来帮助寻找抗COVID19药物
吴开始寻找可能的方法来应用她已经研究了15年的蛋白质-纳米结构结合技术
由于两种蛋白质具有相同的结合亲和力——量子点附着在一种蛋白质上，荧光纳米粒子附着在另一种蛋白质上——这两种蛋白质之间的结合将使纳米结构足够接近，以便在它们之间进行能量转移
由此产生的荧光淬灭使得研究人员能够监控蛋白质的结合
“如果你在中间有任何抑制剂来阻止结合，这可以用作药物筛选的抑制试验，所以我们经常使用它，”吴解释说
看到筛选抗COVID19抗体的潜在应用，Oh和她的团队在梅森·沃拉克的带领下向NCATS的团队提出了他们的想法，两个机构直接开始进一步开发它
发展“假病毒体” 吴合作的第一步是开发一种“假病毒体”，将SARS-CoV-2尖峰蛋白的有效部分(受体或结合域所在的位置)连接到量子点上，使尖峰蛋白像活性病毒一样继续攻击和穿透细胞
对于这一点，尖峰蛋白的方向和假病毒粒子的形状是关键，在这里，Oh将活性蛋白与纳米结构结合的丰富经验得到了回报
在进行更昂贵的细胞递送试验之前，他们必须通过将荧光金纳米颗粒与ACE2受体结合并监测荧光淬灭来测试他们的假病毒体是否在细胞外发挥作用
Oh列出了蛋白质与量子点的多重比例、量子点大小和表面化学性质，他们在最终能够观察到蛋白质结合的荧光淬灭之前进行了尝试，并准备将假病毒粒子发送给戈尔什科夫的团队“用真正的细胞做一些很酷的事情”
" 为了观察假病毒粒子与ACE2在真实细胞中的相互作用，假病毒粒子上的量子点现在需要被设计成以易于与ACE2上的绿色荧光蛋白区分的波长发射，而不是优化纳米粒子猝灭
有了这两个明确的信号，NCATS的研究小组可以追踪这两种蛋白质的结合以及随后的胞吞作用
此外，他们可以看到，在两种试验抗体存在的情况下，结合和内吞被阻止
他们甚至可以测试内吞机制，这是通过一种叫做动力蛋白的蛋白质进行的
当他们加入Dyngo-4a时，Dyngo-4a中断了动力蛋白，他们可以看到结合发生，但没有随后的内吞作用
这些结果也标志着远程研究合作的成功，因为这些团队从未真正见过面
“我们在这里的合作类型是罕见的，”戈尔什科夫说，反映出他们的进展超过了以前的合作，以前有更多的物理会议和协调活动
“两个团队都有这样的动力和关注点，这两个团队真的很好地协同合作
" 量子点假病毒体仅限于通过胞吞作用对细胞穿透进行成像，这种机制是否对所有细胞类型都有效，尤其是肺组织，还有待确定
SARS-CoV-2的另一种攻击机制是基于膜融合，用量子点假病毒体成像需要进行显著的修饰，才能更像膜一样与细胞相互作用
然而，量子点假病毒粒子的快速通量和直接观察在寻找抗体方面应该具有显著的优势
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