圖例：A DNAscope of tissue from a monkey infected with the simian AIDS virus precisely shows the distribution of viral DNA (red) in T cells (blue) and myeloid cells (green). JAKE ESTES/NCI
在2015年7月19日國際AIDS大會上，科學家展示了一項全新的AIDS病毒的原位檢測技術(shù)及實驗結(jié)果(見上圖)。這種設(shè)計巧妙且復雜的探針技術(shù)被稱之為“分子顯微鏡(Molecular Microscope)”，能夠準確檢測到艾滋病病毒在細胞內(nèi)外的隱藏之地。美國過敏性和傳染性疾病研究所疫苗研究中心(NIAID)副主任瑞查得·普(Richard Koup)表示，這一分子顯微鏡新技術(shù)堪稱神奇，它的超能力完全可以洞察到艾滋病病毒在任何細胞內(nèi)的蛛絲馬跡，最終能幫助弄清艾滋病病毒長時間存留的謎底，從而將其從體內(nèi)徹底清除。
新技術(shù)幾乎不受干擾
目前所有檢測組織中艾滋病病毒的原位分析技術(shù)都面臨共同的大難題：無論是利用熒光物質(zhì)作標記物，還是放射性物質(zhì)作標記，在精確定位組織樣本中艾滋病病毒的位置時，經(jīng)常難以將周圍的細胞物質(zhì)與目標檢測物(如艾滋病病毒的RNA和DNA)區(qū)別開來。這些標記物會將細胞組織當作病毒進行錯誤識別，對結(jié)果分析造成背景干擾。
據(jù)《科學》雜志網(wǎng)站報道，會議上展示的猴子不同組織中獲得的艾滋病病毒的詳細圖片表明，新技術(shù)幾乎沒有受到任何干擾。美國國家癌癥研究所(NCI)弗雷德里克國家實驗室的免疫學家杰克·伊斯特，與擁有RNA顯微鏡的美國Advanced Cell Diagnostics(ACD)公司合作開發(fā)出這一新技術(shù)，能分別或同時檢測到組織中艾滋病病毒的DNA和/或RNA。得益于ACD公司獨特的探針設(shè)計專利，RNAscope是目前最先進的RNA檢測技術(shù)工具，實現(xiàn)了單個RNA在原位的可視化和量化，能夠同時實現(xiàn)信號放大并降低背景干擾，可檢測任何組織的任何基因。檢測艾滋病病毒的分子顯微鏡就是在RNAscope的基礎(chǔ)上開發(fā)的。
DNA和RNA都由互補的核苷酸對構(gòu)成。捕獲遺傳物質(zhì)的傳統(tǒng)方法都是用稱為寡聚體的核苷酸長鏈，在組織樣本中尋找與之配對DNA或RNA鏈并相互配對。這些寡聚體攜帶著標記物，當它檢測到目標物后，標記物會發(fā)出信號并拍照，研究人員可從圖片中找到病毒遺傳物質(zhì)在組織樣本中的分布位置。但是這些寡聚體分子太長，它們偶爾會犯錯，與其他細胞物質(zhì)結(jié)合時，并不理會那些要檢測的目標序列。
“Molecular Microscope”作用原理
這項新技術(shù)包含一種更為復雜且巧妙的探針系統(tǒng)，能完全消除寡聚體帶來的誤打誤撞。其基本原理在于，先將寡聚體切成兩等分，再將這兩等分送到樣本內(nèi)尋找目標序列;只有當被分開的兩段都停留在目標檢測序列附近時，它們才能分別與目標序列成功配對后再重新連接起來。這意味著，寡聚體的兩段只有遇到艾滋病病毒時才能分別配對并重新相遇，其他細胞物質(zhì)再也無法造成干擾。
艾滋病病毒本身是RNA病毒，但它會轉(zhuǎn)換成DNA形式，以便隨時“潛入”人類染色體。伊斯特還與病毒學家杰弗瑞·立夫遜合作，成功開發(fā)出可視化艾滋病病毒DNA的DNAscope。這些潛伏的病毒前體會融入人體細胞，并在受到免疫系統(tǒng)或抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物攻擊前安然隱藏數(shù)十年之久，抗逆轉(zhuǎn)錄病毒無法消除艾滋病傳染并治愈艾滋病患者的一大重要原因，就是這些將病毒前體“隱藏”起來的細胞的大量存在。
不放過任何一個病毒
伊斯特、立夫遜和同事們向一些猴子注射了猿類艾滋病病毒，然后對這些猴子體內(nèi)的許多組織進行了原位分析。結(jié)果表明(如圖示)，RNAscope和DNAscope能清楚區(qū)分出細胞中潛伏的艾滋病病毒前體(即病毒DNA)、病毒RNA以及細胞外的病毒。伊斯特說：“我堅信我們的新技術(shù)不會放過任何一個病毒，它完美地將靈敏性和特定性集于一身?！?/p>
全新的分子顯微鏡能夠幫助HIV/AIDS研究者克服治愈艾滋病道路上的一些障礙
第一大障礙是無法檢測出接受抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法的艾滋病患者血漿中的艾滋病病毒，因此研究人員難以評估一些艾滋病新療法的具體效果，新顯微鏡技術(shù)將是克服現(xiàn)有技術(shù)障礙的有力補充。
另一大障礙是無法確切知道病毒前體隱藏在體內(nèi)何處，新技術(shù)能揭開這一由來已久的謎底，有助于大大縮小感染艾滋病病毒的細胞數(shù)量，更有針對地治療患者。 “If we can go in and see what happens to the virus in these different tissues with this sort of sensitivity and specificity, it’s going to answer a lot of questions,” NIAID’s Koup says.
