量子點標記實現活細胞內單拷貝艾滋病毒基因的原位成像

　　艾滋病毒基因組RNA逆轉錄為DNA，整合在宿主染色體內形成前病毒（HIV provirus），是根除艾滋病毒的最大障礙。在活細胞內對單拷貝或低拷貝的整合態HIV基因標記與成像，對前病毒的識別和切除具有重要意義，但一直是個難題。最近，中國科學院武漢病毒研究所研究員崔宗強與中國科學院生物物理研究所研究員張先恩合作，利用量子點標記轉錄激活子樣效應因子（TALEs）探針，在活細胞內單拷貝基因熒光標記與成像方面取得突破，實現了單拷貝整合態HIV前病毒DNA原位標記、動態成像和3D定位分析。研究成果于5月8日在《自然-通訊》（Nature Communications）在線發表，馬英新和王明秀為論文的共同第一作者。

　　研究人員首先設計篩選了特異性識別HIV-1前病毒基因的TALE識別元件。基于反式環辛烯（TCO2）與四嗪（Tz1）的生物正交反應，以及鏈霉親和素（SA）與生物素（Biotin）的特異性結合反應，建立活細胞內針對TALEs的量子點標記技術。通過“時-空耦合”設計，利用不同類型的生物正交反應，獲得不同顏色量子點標記的TALE探針。量子點-TALE探針特異性標記整合在染色體上的HIV前病毒DNA，實現了活細胞內單拷貝整合態前病毒DNA原位標記與成像。在整合HIV前病毒DNA的潛伏感染細胞中，可以對HIV 前病毒進行實時動態示蹤和3D定位分析，并測定單細胞內整合態前病毒的數目。

　　該研究實現了活細胞內單拷貝整合態HIV基因的熒光標記與成像，對于HIV前病毒的高靈敏特異識別和原位分析，以及病毒整合與潛伏感染等關鍵機制的研究和理解均具有重要意義。所建立的量子點-TALE探針單基因識別技術，也可以用于其他與疾病和細胞功能相關的任意單拷貝基因的熒光標記與影像分析，為染色體內單基因定位、功能結構和時空動態等研究提供了技術手段。

　　該研究得到了國家自然科學基金、中科院青年創新促進會、中科院重點項目等基金項目的資助。北京化工大學參與了該項研究。