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Science:人类综合血清学分析使用合成的人类病毒

摘要 : 霍华德·休斯医学研究所(HHMI)的科学家们开发了一种突破性技术(VirScan),可以通过一滴血揭示你的病毒感染史。这一成果发表在六月五日的Science杂志上,文章的通讯作者是著名科学家Stephen Elledge。

 目前的诊断方法只能一次检测一种特定病毒,而VirScan只需要一滴血就能知道你过去和现在被哪些已知病毒感染过。这种无偏好的分析可以找出影响健康的意外因素,也可以在大规模人群中分析和比较病毒感染情况。而且用VirScan分析一个血样只需要大约二十五美金。

“我们的筛选方法可以在人类血液中追溯曾经出现过的病毒,”Elledge说,“一次检测一种病毒太费劲了,VirScan可以一次性筛查所有已知病毒。”

Stephen Elledge是生物医学界的著名科学家,现任哈佛医学院布里根妇女医院的终身教授,霍华德休斯医学研究所的研究员,美国科学院院士。他的研究团队在Cell、Nature、Science 杂志上发表了大量的研究成果,被称为美国顶尖生物医学实验室之一。

VirScan主要是在血样中筛查针对人类病毒的抗体。我们的免疫系统在遇到病毒时会生产特异性的抗体,这些抗体在感染清除后还会继续生产。因此VirScan不仅能鉴定免疫系统正在对抗的病毒,也能揭示个体的病毒感染史。

研究人员合成了超过93,000个短DNA,编码不同片段的病毒蛋白。他们将这些DNA引入噬菌体,让每个噬菌体生产一段多肽,并将其呈现在自己表面。这些噬菌体展示了一千多种已知的人类病毒株的所有蛋白序列。

我们血液中的抗体通过病毒表面的抗原表位识别攻击目标。将上述噬菌体与血液样本混合,血液里的抗体就会找到并结合相应的噬菌体。回收与抗体结合的噬菌体然后测序其DNA,就能知道抗体识别了什么病毒蛋白。这样的信息可以告诉人们免疫系统遇到过哪些病毒,不论是病毒感染还是疫苗接种。据Elledge估计,如果测序过程理想的话,处理100个样本大约需要2-3天,随着技术的发展这一速度还将继续提升。

为了验证VirScan的效果,研究人员对一些已确诊患者进行了分析,包括HIV和丙肝。“VirScan的灵敏度范围为95-100%,特异性也很好,没有得出假阳性结果。我们对这一技术很有信心,” Elledge说。

Elledge及其同事还用VirScan对美国、南非、泰国和秘鲁的569人进行了筛查。他们发现,平均每个人拥有针对十种不同病毒的抗体。这些抗体在成年人体内更加普遍,因为有些病毒儿童还没有接触过。与美国人相比,南非、秘鲁和泰国居民体内存在应对更多病毒的抗体。而且HIV感染者体内的抗体种类也更多。

令人惊讶的是,应对特定病毒的抗体在个体之间非常相似,在病毒多肽上识别同样的氨基酸。研究人员可以在此基础上做出改良,进一步提高VirScan的灵敏度。此外,这项研究也为疫苗开发提供了宝贵的信息。

Elledge指出,这种方法不仅适用于针对病毒和其他病原体的抗体,还可以用来寻找攻击自身组织的抗体(自身免疫疾病),以及与癌症有关的抗体。

原文标题:Comprehensive serological profiling of human populations using asynthetic human virome

 

原文摘要:The collection of viruses found to infect humans can have profound effects on human health. In addition to directly causing acute or chronic illness, viral infection can alter host immunity in more subtle ways, leaving an indelible footprint on the immune system. This interplay between virome and host immunity has been implicated in the pathogenesis of complex diseases such as type 1 diabetes, inflammatory bowel disease, andasthma. Despite the growing appreciation for the importance of interactions between the virome and host, acomprehensive method to systematically characterize these interactions has yet to be developed.

来源: Science 浏览次数:0

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