协力抗「疫」科学防治 | 冠状病毒论文免费读

全力抗「疫」，科学防治！作为一门中心科学，化学对包括「冠状病毒引发的肺炎」在内的传染病的预防与治疗有着不可替代的重要作用。英国皇家化学会精心挑选出一批论文并向全球免费开放，主题涉及病毒分析诊断方法的开发（包括便携式床边检测）、病毒抑制剂的筛选合成、传染途径的管控与切断（包括病毒灭活）等多个领域，希望能从不同的侧面让大家直观地感受到化学科学的基础和应用研究在帮助人类打赢与病毒的长期战争中的关键作用。

在此，我们再次向奋战在一线的全体医护和参战人员表达我们由衷的敬意，并且希望疫情能够尽快得以最有效的控制，希望大家平安健康！

▊ 合辑中的部分论文

以下列出本合辑中的部分论文，我们特别对其中每篇论文的主要内容进行了简要的介绍（仅供参考）。完整的论文列表请点击文末『阅读原文』。

• Trends and targets in antiviral phototherapy
   Arno Wiehe, Jessica M. O'Brien and Mathias O. Senge
   Photochem. Photobiol. Sci., 2019, 18, 2565-2612
   http://dx.doi.org/10.1039/C9PP00211A

病毒的光动力灭活 (photodynamic inactivation, PDI) 已经有了一百多年的历史，现已成为血液制品净化的常规方法，也被用于 HPV 治疗、水消毒和食品安全等领域。本篇综述以病毒的 PDI 为重点，介绍和总结过去十年来 PDI 在抗病毒治疗和病毒净化中的应用。

• Novel biosensing methodologies for ultrasensitive detection of viruses
   Ming Soon Cheng and Chee-Seng Toh
   Analyst, 2013, 138, 6219-6229
   http://dx.doi.org/10.1039/C3AN01394D

得益于其敏感性和特异性，生物传感器在病毒的定量检测方面表现出了很大的潜力。此外，转导系统、纳米技术和基因工程的发展进一步提升了生物传感器的检测性能。本篇综述对用于超敏感病毒检测的新型生物传感方法进行了总结，对它们在疾病诊断方面的发展进行了展望，还对最新的分子病毒诊断技术进行了简要概述。

• Antiviral drug discovery: broad-spectrum drugs from nature
   J. P. Martinez, F. Sasse, M. Brönstrup, J. Diez and A. Meyerhans
   Nat. Prod. Rep., 2015, 32, 29-48
   http://dx.doi.org/10.1039/C4NP00085D

利用自然力量对抗病毒感染！本篇综述总结了利用具有广谱抗病毒活性的天然产物直接发挥抗病毒作用或者让它们在宿主体内发挥作用的概念，并给出了来自植物、真菌、细菌和海洋生物的具体天然产物实例。

• Emerging investigators series: the source and fate of pandemic viruses in the urban water cycle
   K. R. Wigginton, Y. Ye and R. M. Ellenberg
   Environ. Sci.: Water Res. Technol., 2015, 1, 735-746
   http://dx.doi.org/10.1039/C5EW00125K

本篇综述全面探讨了高流行性包膜病毒是否会对城市生活污水和饮用水的处理构成挑战，重点是冠状病毒（如 SARS 和 MERS）和禽流感病毒。

• MPLEx: a method for simultaneous pathogen inactivation and extraction of samples for multi-omics profiling
   Kristin E. Burnum-Johnson, Jennifer E. Kyle, Amie J. Eisfeld, Cameron P. Casey, Kelly G. Stratton, Juan F. Gonzalez, Fabien Habyarimana, Nicholas M. Negretti, Amy C. Sims, Sadhana Chauhan, Larissa B. Thackray, Peter J. Halfmann, Kevin B. Walters, Young-Mo Kim, Erika M. Zink, Carrie D. Nicora, Karl K. Weitz, Bobbie-Jo M. Webb-Robertson, Ernesto S. Nakayasu, Brian Ahmer, Michael E. Konkel, Vladimir Motin, Ralph S. Baric, Michael S. Diamond, Yoshihiro Kawaoka, Katrina M. Waters, Richard D. Smith and Thomas O. Metz
   Analyst, 2017, 142, 442-448
   http://dx.doi.org/10.1039/C6AN02486F

本文报道了一种使用氯仿/甲醇的改良 Folch 提取法，可以在从单一样品中实现代谢物、蛋白质和脂质提取 (metabolite, protein and lipid extraction, MPLEx)   的同时完成病原体的灭活（包括多种细菌和西尼罗河病毒、MERS 冠状病毒、埃博拉病毒、H7N9 流感病毒等），从而利于后续的质谱检测和多组学研究。

• Rapid detection of multiple respiratory viruses based on microfluidic isothermal amplification and a real-time colorimetric method
   Ruili Wang, Rongtao Zhao, Yang Li, Wen Kong, Xudong Guo, Yi Yang, Feng Wu, Wanying Liu, Hongbin Song and Rongzhang Hao
   通讯作者：宋宏彬、郝荣章（解放军疾病预防控制所）
   Lab Chip, 2018, 18, 3507-3515
   http://dx.doi.org/10.1039/C8LC00841 H 

本文作者开发了一种以集成有 LAMP（环介导等温扩增）的微流控芯片系统为基础的实时比色法，可用于多种呼吸道病毒的诊断，能够实现病床边的筛查。整个检测过程（包括样品收集、核酸提取、样品加载、实时检测和信号输出）可在 1 小时内完成，并且可以特异性地识别甲型流感病毒亚型（H1N1、H3N2、H5N1 和 H7N9）、乙型流感病毒和人腺病毒，对 109 个样品的检测结果达到了 100% 的特异性和 96% 的灵敏度。

• Synthesis and antiviral activity of novel spirocyclic nucleosides
   Alexander J. A. Cobb, Antonio Dell』Isola, Ban O. Abdulsattar, Matthew M. W. McLachlan, Benjamin W. Neuman, Christin Müller, Kenneth Shankland, Hawaa M. N. Al-Mulla, Alexander W. D. Binks and Warren Elvidge
   New J. Chem., 2018, 42, 18363-18380
   http://dx.doi.org/10.1039/C8NJ02777C

本文作者利用常见的前体制备了一系列的螺环核苷化合物，并对它们的抗病毒活性进行了测试，其中某些化合物对小鼠肝炎病毒表现出了较高的潜力。

• High-resolution lipidomics reveals dysregulation of lipid metabolism in respiratory syncytial virus pneumonia mice
   Jinjun Shan, Wenjuan Qian, Cunsi Shen, Lili Lin, Tong Xie, Linxiu Peng, Jia Xu, Rui Yang, Jianjian Ji and Xia Zhao
   通讯作者：单进军（南京中医药大学中医儿科学研究所）
   RSC Adv., 2018, 8, 29368-29377
   http://dx.doi.org/10.1039/C8RA05640D

呼吸道合胞病毒 (respiratory syncytial virus, RSV) 是导致下呼吸道感染的主要病毒病原体，尤其是在 5 岁以下的儿童中。对于 RSV 与其宿主之间在分子水平上的相互作用以及 RSV 诱导炎症的潜在机制，人们目前了解得还很少。本文报道了一种基于 UHPLC-Q-Exactive-MS 的非靶向高分辨率脂质组学平台，用于评价 RSV 肺炎模型小鼠肺组织和血浆中的脂质变化。结果表明宿主对 RSV 的反应和多种脂质代谢途径都与疾病的致病机理相关，为 RSV 肺炎的发病研究提供了新的见解。

• Different positions of amide side chains on the benzimidazo[1,2-a]quinoline skeleton strongly influence biological activity
   Nataša Perin, Jasna Alić, Sandra Liekens, Arthur Van Aerschot, Peter Vervaeke, Bharat Gadakh and Marijana Hranjec
   New J. Chem., 2018, 42, 7096-7104
   http://dx.doi.org/10.1039/C8NJ00416A

本文评价了酰胺链取代的苯并咪唑并 [1,2-a] 喹啉在体外的抗增殖、抗菌和抗病毒活性，其中化合物 28、29  和 30  对单纯疱疹病毒 (HCV)、人类冠状病毒表现出抗病毒的活性。

• Self-assembled star-shaped chiroplasmonic gold nanoparticles for an ultrasensitive chiro-immunosensor for viruses
   Syed Rahin Ahmed, Éva Nagy and Suresh Neethirajan
   RSC Adv., 2017, 7, 40849-40857
   http://dx.doi.org/10.1039/C7RA07175B

本文报道了一种使用手性金纳米杂化物 (chiral gold nanohybrids, CAu NPs) 和量子点 (quantum dots, QDs) 超结构的超灵敏手性免疫传感器，能够实现更低的检测下限 (lower limit of detection, LOD)。检测结果表明，所开发的探针可以检测到皮摩尔浓度水平的 A 型禽流感病毒 (H5N1)，与基于非组装 CAu NP 的手性探针相比灵敏度显著提高。本文作者还将这种传感系统实际应用在几种病毒的培养物中，包括血液样本中的甲型禽流感病毒 (H4N6)、禽腺病毒和冠状病毒。

• High sensitive and direct fluorescence detection of single viral DNA sequences by integration of double strand probes onto microgels particles
   A. Aliberti, A. M. Cusano, E. Battista, F. Causa and P. A. Netti
   Analyst, 2016, 141, 1250-1256
   http://dx.doi.org/10.1039/C5AN02001 H

本文报道了一种新型荧光探针，并将其与微凝胶颗粒组合应用于核酸的高灵敏度荧光检测。结果表明，这种检测体系可以有效地在多种竞争物共存的情况下进行目标物的检测，即使存在血清蛋白时也具有特异性，可以灵敏地检测出 HIV、HCV 和 SARS 冠状病毒的 DNA 序列，检测下限 (LOD) 分别为 1.4 fM、3.7 fM 和 1.4 fM，动态范围介于 10⁻⁹–10⁻¹⁵ M。与单独使用探针的做法相比，这种组合将检测的灵敏度提高了近五个数量级，有望成为依赖于扩增方法的传统 DNA 检测技术的替代方案。

• Curcumin modified silver nanoparticles for highly efficient inhibition of respiratory syncytial virus infection
   Xiao Xi Yang, Chun Mei Li and Cheng Zhi Huang
   通讯作者：黄承志（西南大学药学院）
   Nanoscale, 2016, 8, 3040-3048
   http://dx.doi.org/10.1039/C5NR07918 G

纳米颗粒的抗病毒活性正受到越来越多的关注。本文作者开发了一种非常简单的方法，使用姜黄素制备出了具有抗病毒特性的均一且稳定的银纳米颗粒 (AgNPs)。研究结果表明，这种姜黄素修饰的银纳米颗粒对呼吸道合胞病毒 (RSV) 的感染具有高效抑制作用，病毒滴度降低了约两个数量级，而且纳米颗粒未对宿主细胞表现出毒性。

• LabDisk with complete reagent prestorage for sample-to-answer nucleic acid based detection of respiratory pathogens verified with influenza A H3N2 virus
   F. Stumpf, F. Schwemmer, T. Hutzenlaub, D. Baumann, O. Strohmeier, G. Dingemanns, G. Simons, C. Sager, L. Plobner, F. von Stetten, R. Zengerle and D. Mark
   Lab Chip, 2016, 16, 199-207
   http://dx.doi.org/10.1039/C5LC00871A

与中心实验室相比，用于病原体检测的便携式床边医疗诊断设备要求操作步骤简单和简短，并且需要实现相同的诊断性能。本文报道了在离心式 LabDisk 中对甲型流感病毒 H3N2 进行 sample-to-answer 的全自动检测的工作。所需试剂（特异性引物、荧光探针等）已被预先装入 LabDisk 中，并通过离心微流控技术自动完成了基于 PCR 的病原体检测所必须的步骤。本文作者利用 LabDisk 成功检测到呼吸道病原体甲型流感病毒 H3N2 ，样品浓度低至每毫升 2.39×10⁴ 个病毒 RNA 拷贝，具有实际的临床价值。所有实验均通过笔记本电脑控制床边医疗设备即可完成。从样品到答案的整个分析时间不超过 3.5 小时。

• Structure-based virtual screening and experimental validation of the discovery of inhibitors targeted towards the human coronavirus nucleocapsid protein
   Chung-ke Chang, Sivakamavalli Jeyachandran, Nien-Jen Hu, Chia-Ling Liu, Shing-Yen Lin, Yong-Sheng Wang, Yu-Ming Chang and Ming-Hon Hou
   通讯作者：侯明宏（台湾中兴大学）
   Mol. BioSyst., 2016, 12, 59-66
   http://dx.doi.org/10.1039/C5MB00582E

核仁蛋白 (Nucleocapsid protein, NP) 是人冠状病毒 (CoV) 感染细胞过程中的一种必不可少的 RNA 结合蛋白，因而也成为抗病毒药物开发的有效目标。本文作者利用 Zinc 数据库，针对人 CoV-OC43 病毒进行基于结构的虚拟筛选，鉴别出八种具有潜在活性的化合物。表面等离振子共振 (Surface plasmon resonance, SPR) 分析表明，其中的一个先导化合物使 NP 的 RNA 结合能力下降了 20% 以上，并通过荧光滴定和 X 射线晶体结构解析得到了相应的结合结构。

• Continuous aerosol size separator using inertial microfluidics and its application to airborne bacteria and viruses
   Seung Chan Hong, Joon Sang Kang, Jung Eun Lee, Sang Soo Kim and Jae Hee Jung
   Lab Chip, 2015, 15, 1889-1897
   http://dx.doi.org/10.1039/C5LC00079C

本文报道了一种基于微通道的气溶胶尺寸分离器，可根据颗粒惯性差异和气流中的迪恩涡来分离亚微米气溶胶，从而有助于实现低成本、便携式、实时的气溶胶收集、检测、浓缩等操作。这一微流控惯性分离器还被应用于按尺寸分离空气传播的微生物，例如较大气溶胶上的病毒和细菌以及来自细菌细胞的病毒颗粒。

• Approaches to design non-covalent inhibitors for human granzyme B (hGrB)
   Mi-Sun Kim, Lauriane A. Buisson, Dean A. Heathcote, Haipeng Hu, D. Christopher Braddock, Anthony G. M. Barrett, Philip G. Ashton-Rickardt and James P. Snyder
   Org. Biomol. Chem., 2014, 12, 8952-8965
   http://dx.doi.org/10.1039/C4OB01874E

颗粒酶 B 会切割病毒蛋白以抑制病毒活化和复制。本文利用基于结构的设计过程，通过虚拟筛选的方法找出了人颗粒酶 B (human granzyme B, hGrB) 的非共价小分子抑制剂。

• Rapid identification of H5 avian influenza virus in chicken throat swab specimens using microfluidic real-time RT-PCR
   Ling Zhu, Cancan Zhu, Guoqing Deng, Long Zhang, Shumi Zhao, Jianhan Lin, Li Li, Peirong Jiao, Ming Liao and Yong Liu
   通讯作者：刘勇（中国科学院安徽光学精密机械研究所）
   Anal. Methods, 2014, 6, 2628-2632
   http://dx.doi.org/10.1039/C3AY42126K

逆转录聚合酶链反应 (RT-PCR) 已被证明是鉴定和检测禽流感病毒的有效方法，但试管中进行的常规 RT-PCR 速度慢、试剂消耗大，无法满足对病原体进行快速低成本检测的需要。本文报道了一种将 RT-PCR 和实时荧光检测相结合的微流控 PCR 系统，可用于快速鉴定 H5 禽流感病毒。在实际检测中，这种 RT-PCR 微流控系统快速测定了来自鸡咽拭子标本的 H5 流感病毒，与胚胎卵培养的结果一致。与大型设备相比，该微流控体系实现了快速的核酸扩增和分析，有望成为病原体细菌和病毒检测的有用平台。

文章来源：微信公众号「RSC 英国皇家化学会」  

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编辑： z翟某某    来源：RSC英国皇家化学会