病毒

Author: Mika Huang     Date: February 16, 2023

病毒是一类由核酸分子（DNA或RNA）与蛋白质构成的非细胞形态的营寄生生活的微小有机体的统称，是自然界中分布最广、基因多样性最强的生命形式，同时它也是许多致死性疾病的罪魁祸首。另一方面，关于病毒作为病原体的广泛研究，使人们对其生物遗传信息有了更详细的了解，病毒具备良好的生物相容性和稳定性，其尺寸微小（20~200 nm）、生长繁殖迅速、容易大规模生产，且基因改造相对容易，可通过化学或基因工程的方法进行修饰，使其发挥特定的功能，如作为医学诊断和治疗的试剂、基因传递的载体和抗菌剂等。

病毒颗粒具有许多能够应用于纳米生物学和纳米医学的天然特征，基于病毒纳米颗粒及其材料学性质的相关应用存在着前所未有的机遇。近年，溶瘤病毒领域的科学研究取得了巨大进展，新城疫病毒、单纯疱疹病毒、呼肠孤病毒和溶瘤腺病毒等皆因嗜肿瘤特性而被改造成溶瘤病毒，从而具备特异性识别并裂解肿瘤细胞的功能，但对正常体细胞不具备杀伤作用。慢病毒和腺病毒载体可以高效传递和表达基因，作为miRNA和shRNA的递送载体，可用于细胞的高效转染，在RNA干扰的研究方面具备发展潜力。随着免疫细胞治疗、基因编辑等技术手段在医疗领域的不断发展，细胞治疗产品为一些严重且难以治疗的疾病提供了新的治疗思路与方法，CAR-T细胞疗法已成为肿瘤治疗领域中新的国际研究热点，也不断取得令人鼓舞的进展。作为一种基因导入系统，AAV病毒载体具有安全性好，免疫原性低，能感染分裂细胞和非分裂细胞，能介导基因的长期稳定表达等优点，因此在神经系统的体内和体外研究中，受到越来越多的关注和重视。

病毒的物理化学性质，如粒径、浓度、化学组成以及功能性分子的包裹效率等，都会直接影响其作用效果。电子显微镜（透射电子显微镜和扫描电子显微镜）是在单颗粒水平对病毒纳米颗粒的形貌和粒径表征的经典方法，能够清晰地揭示病毒纳米颗粒的微观结构，但是透射电镜存在操作繁琐、耗时长和价格昂贵等缺点，且难以提供具有代表性的量化信息。传统的平板培养法和半数组织培养感染剂量（TCID50）的方法是两种经典的病毒浓度测定方法，但是它们只适用于具有侵染活性并能产生明显细胞破损的病毒的计数，不适用于没有侵染活性的病毒样颗粒的分析。因此，发展快速、灵敏、通用的病毒颗粒表征方法对病毒纳米技术的推广和发展至关重要。

在众多的表征方法中，光散射技术提供了一种灵敏、无损的单颗粒表征方法。基于光散射的流式细胞术对病毒颗粒的分析（即流式病毒测定法），已经成为病毒测定的主流方法。除了早期在环境病毒计数中的应用之外，流式病毒测定法可以提供病毒颗粒大小、完整性和聚集性、遗传、脂质和蛋白质组成、蛋白质构象等信息。但是传统的流式细胞仪由于检测灵敏度的限制，难以满足单个病毒颗粒检测的需求。纳米流式检测技术可以通过散射直接对粒径低至27 nm的MS2病毒进行直接检测，不仅灵敏度高、分辨率好，而且可以实现多参数分析，为病毒颗粒的单颗粒多参数表征提供了一种有效的手段。