Promega萤光素酶技术有声故事
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一种用于快速筛选抗病毒药物的SARS-CoV-2 NanoLuc®报告基因病毒
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麦主播：舟江海 |
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大家好，我是麦主播舟江海。在中低音声线可调频，新的故事当然要有新的声线，请大家期待不一样的故事、不一样的舟江海。 |
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Story Introduction
故事内容简介
研究背景
研究方法
研究意义
在新冠病毒（COVID-19）席卷全球之前，德克萨斯州加尔维斯顿德克萨斯大学医学分部助理教授Xie Xuping博士已经研究诸如登革热和寨卡等病毒长达10年之久。2020年初疫情突然爆发，他就准备加入抗击疫情的行列。Xie博士说：“我们迫切需要知道：是否有更快的方法开发靶向针对SARS-CoV-2的治疗药物或抗体？这就是我们立即启动SARS-CoV-2项目的原因。”
他的目标是创立一种检测方法，能够：1）筛选抗病毒药物；2）快速测定中和抗体水平。该检测方法可用于测定既往感染者的免疫状态，并评估正在开发的各种疫苗。为了实现这一目标，他想建立一种报告基因病毒，这种病毒具有遗传稳定性，且其复制过程类似于细胞培养中的野生型病毒。
1. 为什么选择NanoLuc®?
Xie博士课题组通过将NanoLuc®萤光素酶序列插入至SARS-CoV-2病毒基因组的ORF7，生成表达NanoLuc®的报告基因病毒（SARS-CoV-2-Nluc）。Xie博士认为，使用NanoLuc®萤光素酶作为报告基因有几大优势。首先，与其他报告基因相比，其分子体积更小。报告基因分子越小，在插入病毒基因组时就越稳定，并且在病毒复制的过程中报告基因丢失的可能性较小。这在大量扩增病毒进行高通量筛选时尤其重要。
另一个优势是NanoLuc®报告基因病毒会产生发光信号，该信号灵敏度高，允许进行宽线性范围的检测。Xie博士说道：“NanoLuc非常稳健。我们可以获得非常高的信噪比，这对于高通量检测非常重要。”使用荧光作为信号输出的高通量检测方法通常只能获得较低的信噪比。
Xie博士还说：“我们建立的SARS-CoV-2-Nluc报告基因病毒与真正的SARS-CoV-2病毒非常相似，因此在细胞培养中的病毒复制方面没有问题。这是非常重要的一点。如果你想筛选出针对病毒的靶向药物，就需要一个好的系统。”
2. 抗病毒药物的筛选
过去，高通量筛选常常使用假病毒（一种只表达SARS-CoV-2刺突蛋白且不能进行复制的无害病毒颗粒）进行。虽然假病毒处理起来更安全，并且可以快速产生，但只能筛选目标刺突蛋白的抑制剂。然而，SARS-CoV-2-Nluc能够表达所有其他非结构蛋白，因此可用于筛选更广泛的病毒靶标，如聚合酶、蛋白酶和解旋酶。
Xie博士课题组利用NanoLuc®报告基因病毒广泛筛选了现有抗感染药物，包括人类免疫缺陷病毒（HIV）和丙型肝炎（HCV）抗病毒药物。在测试了所有药物后，他们确定瑞德西韦（remdesivir）、氯喹（chloroquine）、奈非那韦（nelfinavir，HIV蛋白酶抑制剂）、芦平曲韦（rupintrivir，人鼻病毒；HRV蛋白酶抑制剂）和可比司他（cobicistat，CYP450抑制剂）是SARS-CoV-2-Nluc的最有效且可选择性抑制剂。这说明SARS-CoV-2-Nluc可有效用于高通量筛选鉴定抗病毒药物。
3. 测定中和抗体
NanoLuc®报告基因病毒也是测定中和抗体的重要工具。目前，多采用 (噬菌)斑减少中和试验 （PRNT）检测中和抗体。步骤包括将血清与病毒混合，然后将其放入单层细胞板中。几天后，感染的细胞形成噬斑，用斑块的数量来评估抗体的量。该过程繁琐耗时，很难应用于高通量筛选。
与PRNT相比，使用NanoLuc®报告基因病毒测定中和抗体更加简单快速，且兼容高通量筛选。将患者血清与病毒混合，然后加入到细胞中。在短短几个小时内，就可以使用发光检测仪检测发光信号，以确定抗体水平。结果表明，SARS-CoV-2-Nluc可检测COVID-19患者血清中的中和抗体，且灵敏度甚至要高于PRNT试验。
Xie博士说：“[SARS-CoV-2-Nluc]是测定疫苗接种后是否产生中和抗体的有效工具，其过程非常简单且周期非常短。我们可以在5小时内得到结果。”在几小时内获得结果而非几天，可以加快疫苗研发速度。他目前正与制药公司合作，评估他们的疫苗效果。
自2020年秋季以来，世界各地都出现了SARS-CoV-2变异株，包括英国、南非和巴西。这让人们担忧现有疫苗或治疗药物是否仍对这些新毒株有效。Xie博士团队现在正在尝试调整他们的系统来快速筛选和测试针对变异株的抗体。他将继续与其他团队合作，利用自己的经验去帮助开发科学界的关键工具。他说：“我们需要更多的合作方式，让学术界和产业界共同战斗，找到更好的解决COVID-19的办法。”
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