自组装唾液酸糖探针实现流感病毒的“比值型”荧光检测及宿主细胞入侵阻断学术资讯

来源：中国科学杂志社

禽流感是一种季节性爆发的高致病性呼吸道疾病, 其中甲型禽流感病毒的表面抗原极易发生突变, 导致其跨物种传播, 从而引起人群中的流感爆发。据世界卫生组织统计, 每年的流感流行可导致约10亿人感染, 300~500万重病和30~50万人死亡。虽然全球的学术界与医药行业长期致力于流感病毒的监测与药物研发, 但流感病毒可随季节变化往复出现, 且病毒变异后会产生耐药性, 于是对流感病毒的时效性检测与干预仍极具挑战。

血凝素(HA)是流感病毒表面的一类重要蛋白,参与信号识别与传导, HA可通过与宿主细胞表面聚糖受体末端的唾液酸(SA)特异性结合, 引发病毒感染和传播。研究表明, 在鸟类之间传播的禽流感病毒表面的HA更容易与末梢α-2,3-连接的唾液酸聚糖结构结合, 而人感染流感病毒表面的HA则优先与表达在人类上呼吸道系统的α-2,6-连接唾液酸聚糖结合。

华东理工大学化学与分子工程学院贺晓鹏教授团队与中科院巴斯德研究所周东明研究员团队合作,通过纯有机小分子化学自组装技术, 结合流感病毒表面HA的寡糖识别特异性, 发展了一种具有核/壳结构的唾液酸寡糖荧光探针, 实现了流感病毒的“比值型”荧光检测及宿主细胞入侵阻断(图1)。

图1 核/壳结构自组装唾液酸寡糖探针的构建及其流感病毒的比值型传感与阻断

研究人员首先利用N,N'-二芳基-二氢二苯并[a,c]吩嗪化合物(VR)的水相自聚集构建了一个发蓝色荧光的母核, 随后通过其与可发射红光的二氰基亚甲基-4H-吡喃基(DCM)唾液酸乳糖苷的双亲性自组装, 简易组装了上述具备双染料母核与亲水寡糖外层结构的唾液酸寡糖荧光探针。由于VR的荧光发射谱带与DCM的吸收谱代重叠, 两者间可通过荧光共振能量转移(FRET)机制使探针自组装体发射红色荧光。随后, 当自组装探针外层的唾液酸基团与流感病毒表面HA发生选择性识别作用后, 自组装体发生解离, 从而使探针体系的发光蓝移, 实现流感病毒的比值型荧光检测。实验表面, 当探针表面含有末梢α-2,3-连接的唾液酸聚糖层时, 其可选择性识别禽流感病毒, 而当表面的唾液酸寡糖层替换为α-2,6-连接序列时, 探针则对人流感病毒产生荧光比值响应。此外, 研究人员还发现含α-2,6-连接寡糖的探针体系可有效中和人流感病毒对于宿主细胞的识别入侵, 从而为新型流感病毒诊疗型探针的构建提供了新思路。

相关论文在线发表于Science Bulletin，第一作者为华东理工大学的豆伟涛博士, 该研究获得了国家自然科学基金委“生物大分子动态修饰与化学干预”重大研究计划、优秀青年科学基金, 上海市科委国际合作与交流项目和全国博士后创新人才支持计划的资助。

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Wei-Tao Dou, Zhao-Yang Qin, Jun Li, Dong-Ming Zhou, Xiao-Peng He. Self-assembled sialyllactosyl probes with aggregation-enhanced properties for ratiometric detection and blocking of influenza viruses. Science Bulletin, 2019, doi: 10.1016/j.scib.2019.08.020

https://doi.org/10.1016/j.scib.2019.08.020

来源：scichina1950 中国科学杂志社

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