NIST开发检测病毒上隐藏糖的方法

　　从导致COVID-19的病毒颗粒上伸出来的是刺状蛋白质，这些蛋白质被称为聚糖的糖分子包裹，这是感染过程的关键。NIST的科学家们已经提高了我们确定聚糖类型、数量和在尖刺上位置的能力。这种新方法可以帮助医学科学击退COVID-19以及从埃博拉病毒到艾滋病毒的其他病毒。信贷:

　　n Hanacek / NIST

　　为了有效地击退敌人的入侵，掌握敌人的武器和攻击计划的准确情报是有帮助的。由于美国国家标准与技术研究院(NIST)的一项研究，努力击退传染性病毒(如导致COVID-19和艾滋病毒的病毒)的医学科学家现在有了一种更好的方法来获取这些信息。

　　许多病毒用来锁定和侵入受害者细胞的主要武器是从病毒表面伸出的刺状蛋白质。由于刺突蛋白在感染过程中起着至关重要的作用，疫苗和治疗方法经常针对它们，但这些蛋白质不是容易标记的。

　　其中一个原因是每个刺突蛋白都包裹着一堆不同的糖分子。这些糖帮助病毒颗粒感染细胞并逃避免疫系统。到目前为止，我们确定刺突蛋白上特定点的糖类型的能力在很大程度上依赖于有根据的猜测。

　　NIST团队的新方法极大地提高了准确识别这些糖分子的能力。在《蛋白质组学研究杂志》上发表的一篇论文中，研究小组详细介绍了导致COVID-19的SARS-CoV-2病毒颗粒上刺突蛋白分支的糖的类型、数量和位置。虽然这些结果将帮助科学家们特别努力击退COVID-19，但这些发现的更广泛价值在于揭示它们的方法，因为应用它可以提高击退困扰人类的许多其他病毒的能力。

　　该论文的作者之一、美国国家标准与技术研究所(NIST)的斯蒂芬·斯坦(Stephen Stein)表示，描述刺突蛋白上令人困惑的糖阵列对医学科学清晰地了解敌人至关重要。

　　“如果你在分子水平上处理病毒相互作用，你必须了解分子的一切。你知道的越多，你对它的工作原理就越有信心，”化学家和NIST研究员斯坦因说。“粒子是如何逃避免疫系统的抗体攻击的?要回答这个问题，需要了解粒子分子结构的细节，但到目前为止，这种“糖涂层”还没有得到精确的了解。其结构的任何不确定性都会导致其行为的不确定性。”

　　这些限制使其他试图创造对抗病毒感染方法的科学家的生活变得困难。对像s·赛义夫·哈桑(S. Saif Hasan)这样的研究人员来说，详细了解糖的行为可能会产生重大影响。赛义夫·哈桑是马里兰大学医学院的助理教授，他研究病毒如何侵入我们的细胞并将其转化为病毒制造工厂。

　　“NIST团队的新方法让我们在原子水平上前所未有地了解了成功感染的化学基础，”哈桑说。“这为我们研究针对不同病毒的疫苗质量提供了新的途径。这在过去是不容易做到的。”

　　这些不同的病毒是人类病原体的流氓画廊，包括COVID, HIV，流感和埃博拉病毒。所有这些特殊的病毒都有从表面向外突出的刺状蛋白质。

　　使刺突蛋白更难可视化的是不同种类的糖分子，被称为聚糖，它们从刺突向外分支。科学家们缺乏确定一个刺突的糖基化谱的能力——一个特定的糖在刺突上的位置的地图。一种被广泛使用的称为质谱仪的设备可以提供样品中出现的所有聚糖的良好总体概要，但直到现在，科学家们还缺乏一种严格的数据分析方法，可以将这些概要转化为具有可靠细节的地图。

　　NIST团队花了几个月的时间开发了这种分析方法，使用质谱仪仔细观察了从11个不同供应商获得的SARS-CoV-2刺突蛋白样本。团队成员利用他们在确定和验证质谱方面的集体经验，提出了一套全新的算法，可以分析样品，多个样品来源使他们能够确保无论蛋白质来源如何，他们都能得到准确的结果。

　　这项研究的另一位作者梅根·伯克·哈里斯(Meghan Burke Harris)说:“对科学界来说，数据分析很困难已经不是什么秘密了。”许多聚糖看起来很相似，通常很难区分。但这里广泛的测量和数据分析为这项任务提供了一种可靠的方法，为进行准确的测量奠定了基础。”

　　除了更广泛的方法外，该团队的论文还提供了一个SARS-CoV-2糖基化谱库，并包括结果的可视化表示。哈桑说，它们的图形形式使他能够直观地查看数据，可能解决原本难以解决的问题。

　　“作为一个假设的例子，假设有两批相同的疫苗分别生产。由于一些未知的原因，其中一种比另一种提供更好的保护，”哈桑说。“有了这项技术，我们可以更深入地了解为什么一批疫苗比另一批更好，我们可以在未来利用它来设计更好的疫苗。”

　　论文:M.C. Burke, Y. Liu, C. mouroza, Y.A. Mirokhin, S.L. Sheetlin, D.V. Tchekhovskoi, G. Wang, X. Yang, S.E. Stein。多种来源重组SARS-CoV-2刺突蛋白的位点特异性聚糖谱测定蛋白质组学研究杂志。2023年8月30日。DOI: 10.1021 / acs.jproteome.3c00271