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Science:一滴血检测病毒感染史

来源:生物谷 2015-06-05 16:44


2015年6月5日讯 /生物谷BIOON/-- 霍华德休斯医学研究所(HHMI)的研究人员开发了一项新的技术,使人们有可能通过一滴血来检测目前和曾经任何已知人类病毒的感染情况。这个方法称为VirScan,是一种有效的测试病毒感染的替代诊断方法。文章发表在最新一期的Science杂志上。

VirScan工作原理是筛查血液中存在的针对任何206种已知感染人类的病毒的抗体。我们的免疫系统在检测到病毒首次入侵的时候,会产生病原体特异性抗体,即使病毒感染清除后,它仍然可以继续生产那些抗体持续几年或几十年。所以说VirScan不仅能识别免疫系统正在积极应对的病毒感染,而且还提供了个人过去的感染史。

Elledge和他的同事合成了超过93000个病毒编码蛋白的DNA短片段。他们将这些DNA片段插入细菌感染病毒——噬菌体中。每个噬菌体生产相应的蛋白质肽单位,并会将肽表露在其表面外壳上。这些噬菌体将1000多种人类病毒中发现的所有蛋白质序列都表露了出来。血液中的抗体通过识别嵌在病毒表面抗原决定簇,找到病毒目标。为了执行VirScan分析,所有的被改造过表露一定肽的噬菌体被混合到血液样品中。血液中的病毒抗体发现并结合特定的病毒抗原决定簇上(这个抗原决定簇是在改造表达的肽结构内)。然后,科学家提取抗体,洗去除了少数结合在抗体上的噬菌体以外的其他物质。通过测序这些噬菌体的DNA,便可以识别哪些病毒肽片段能被血样中的抗体识别结合。这便告诉我们到底一个人的免疫系统以前遇到过那些病毒,无论是通过感染还是通过接种疫苗。 Elledge估计需要大约2-3天处理100个样本,假设在测序工作保持在最佳状态。

为了测试方法的可行性,研究人员使用它来分析从已知感染了病毒(特别包括HIV和丙肝)患者那得到的血样。事实证明,它的检测很准确。准确度保持在95%至100%,而且特异性灵敏——对于没有感染的个人,并未得到错误地识别。因此研究人员表示相信它的真实性。

Elledge和他的同事们用VirScan分析569个来自四个国家的个人的抗体,检查了大约1亿的潜在抗体/抗原决定簇的相互作用。他们发现,平均每个人有针对十个不同病毒的抗体。正如预期的,抗某些病毒更常见于成年人而非儿童,这表明孩子尚未暴露于这些病毒中。位于南非、秘鲁、泰国的个人,多半在美国的个人有抗更多病毒的抗体。研究人员还发现,艾滋病病毒感染者有比非HIV感染者存在更多的抗病毒抗体。

Elledge说,这个方法其实不限于对抗体的检测。他们正在用它来寻找那些攻击人体自身的组织并与癌症相关的某些自身免疫性疾病的抗体。类似的方法也可用于筛选其它类型的病原体抗体。

借助VirScan,科学家可以通过运行一个测试就能确定哪些病毒感染了个体,而不受限于必须对特定病毒进行分析。这种中立的方法可以有助于发现影响个体健康的意外因素,同时也增加了分析比较大量人口病毒感染情况的可能。这个全面的病毒分析大约耗费25美元/每血样。(生物谷Bioon.com)

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DOI: 10.1126/science.aaa0698

Comprehensive serological profiling of human populations using a synthetic human virome
Setphen J. Elledge et al

Abstract
The human virome plays important roles in health and immunity. However, current methods for detecting viral infections and antiviral responses have limited throughput and coverage. Here, we present VirScan, a high-throughput method to comprehensively analyze antiviral antibodies using immunoprecipitation and massively parallel DNA sequencing of a bacteriophage library displaying proteome-wide peptides from all human viruses. We assayed over 108 antibody-peptide interactions in 569 humans across four continents, nearly doubling the number of previously established viral epitopes. We detected antibodies to an average of 10 viral species per person and 84 species in at least two individuals. Although rates of specific virus exposure were heterogeneous across populations, antibody responses targeted strongly conserved “public epitopes” for each virus, suggesting that they may elicit highly similar antibodies. VirScan is a powerful approach for studying interactions between the virome and the immune system.

 

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