MacMillan, Ploss实验室为COVID-19绘制病毒-主机交互图

来自普林斯顿大学化学系的一个研究小组将部署其新的细胞定位技术,以揭示covid19和它的宿主之间的分子相互作用,以应对这一悲剧性的必然给世界各地无数研究实验室带来的挑战。该小组正在与普林斯顿大学研究病毒的分子生物学家合作。

A postdoctoral student works in a chemistry lab

麦克米伦研究小组的博士后研究员大卫·费尔南德斯正在彩色气球所含的氮气气氛中制备光催化剂。研究人员目前戴上口罩,以保护彼此免受病毒传播。在它们处理的任何物质中都没有活性病毒。

工具称为µMap,仅仅两个月前宣布的麦克米伦集团,是一个研究项目的基础,揭示人类细胞表面蛋白与病毒颗粒,交互驱动大量主机的健康结果。该组织希望,这种“邻近标记”系统将为科学家提供有价值的数据,帮助他们在竞相开发药物治疗的同时,了解冠状病毒的感染周期。

作为一个起点,研究小组将瞄准从病毒粒子中伸出的微小尖刺。据信,这种独特的折叠作用可以使COVID-19通过一种名为ACE2的受体(血管紧张素转化酶-2)与细胞紧密结合。但是,这是病毒进入细胞所需要的唯一分子吗?

“每个人都相信这个突起会与这种叫做ACE2的蛋白质结合。我们想知道它还会去哪里。没有人知道。很明显应该有其他的受体。但现在,没有办法弄清楚这些是什么,也没有人有任何猜测,”雅各布·盖里说,他是麦克米伦研究小组的博士后研究员。“我们µMap技术独特准备回答这个问题。”

或者,正如三年级研究生Beryl Li所说,“你必须先知道目标是什么,然后才知道如何去实现目标。”

2 postdoctoral students work in a chemistry labb

Ploss实验室博士后研究员Saori Suzuki(前景)和Tomokazu Tamura(背景)与麦克米伦小组的研究人员合作,准备伪病毒培养物。

普林斯顿大学的科学家们与著名病毒学家、分子生物学系副教授亚历山大·普洛斯(Alexander Ploss)合作,希望该项目能在两个月或更短的时间内为全球研究界找到答案。

“病毒高度依赖多种宿主因素来经历感染周期,SARS-CoV-2也不例外,”普洛斯说。“这些细胞因子中有许多还没有被定义为SARS-CoV-2。这些宿主因子中的任何一个都可以作为治疗干预的靶点。我们的目标是精确定义在病毒摄取和复制过程中哪些分子与SARS-CoV-2相互作用。

他补充说:“微定位技术在识别易感宿主细胞表达的候选分子方面具有巨大的潜力。”

普洛斯是普林斯顿大学获得大学快速研究基金的七名教员之一,他的初衷是开发一种对实验室来说不那么危险的SARS-CoV-2,而且在不那么严格的控制下也能安全操作。他的计划旨在扩大能够研究这种病毒的研究人员的范围。

虽然为了限制COVID-19的传播,该大学的研究机构已经基本关闭,但几家实验室拥有在校园内进行与冠状病毒相关研究的特殊许可。麦克米伦集团和普洛斯实验室就是其中之一。

麦克米伦集团突破µMap技术,两个月前宣布在科学、最初开发目标疗法对癌症治疗。这项技术使用一种光催化剂,或者说是一种分子,当它被光激活时,就会激发化学反应。反过来,这个反应会产生一个标记,标记一个特定蛋白质周围1到10纳米半径内的分子邻居,让科学家们精确地知道“谁”在和谁交流。

研究人员将使用Ploss实验室生成的伪文章进行实验。假文章是导致COVID-19疾病的母病毒的非传染性变体,在科学界被称为SARS-CoV-2。这是研究冠状病毒的重要一步,因为实际的SARS-CoV-2病毒只能在疾病控制和预防中心批准的高水平生物安全控制设施中处理。Ploss实验室正在开发的非活性粒子不具传染性,但具有与母体病毒相同的特性和类似的蛋白质组。

麦克米伦团队的博士后Geri, Aaron Trowbridge和Ciaran Seath设计了一系列计划中的实验,在第一个实验中,化学家们将把他们的光催化剂直接放在病毒突刺上。然后,催化剂将生成标记,标记出微粒的移动位置,以及当它试图建立自己的控制并复制自己以产生失控感染时,这个突起在细胞表面的作用。 

“这是一个非常简单但非常聪明的实验,它将为我们提供大量有价值的信息,了解这些物质是如何附着在细胞上的,”詹姆斯s麦克唐奈杰出大学(James S. McDonnell Distinguished University)的化学教授戴维麦克米伦(David MacMillan)说。“正是这种相互作用导致病毒打开一个健康的细胞,然后基本上把它自己的内部机制放入健康的细胞。

“如果我们能理解这一点,它将让人们在开发治疗方法时拥有关键信息,”他说。

麦克米伦集团与普洛斯实验室博士后铃木和纱织Tomokazu田村深化这方面的知识有更多的实验,基因编码µMap部分操作细胞内的病毒。这些实验可能产生针对病毒复制的“可用药途径”的信息,这些信息尚未被探索。

“人们在开发治疗药物时需要问的一个主要问题是,你如何知道你正在制作的药物具体与什么相互作用?”特洛布里治。“人们正在重新利用市场上现有的药物。但如果我们想知道它们是否有效,我们需要知道它们的目标是什么。

“所以,你可以想想COVID是如何进入细胞的,它是如何感染细胞的,它是如何更多地制造自己,又是如何离开的,”他补充道。”,大量的传统方法往往不能识别目标,µMap真的可以接的。我们不仅能识别出攻击病毒的物质,还能识别出细胞内人们以前没有注意到的其他目标。”

这两个实验室的成员都表示,他们“很高兴”能参与到击败COVID-19的全球努力中来,但他们也承认,这并不是通常的研究方式。µMap技术,例如,接管了两年时间来培养。但是,迫切需要一种治疗冠状病毒的方法,因此必须采用截止日期驱动的方法。

“你在研究中应该做的是一些带有推测性的事情。你应该一直尽可能地扩大视野。”“但在这里,挑战有点不同,因为唯一有用的结果是对已经存在的药物产生影响的结果。”

Geri补充说,“我们正致力于利用现有的技术解决现有的问题。”

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://www.princeton.edu/news/2020/04/30/macmillan-ploss-labs-map-viral-host-interactions-covid-19

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