综述:基于微流控平台的病毒-宿主相互作用研究进展

MEMS 2024-08-25 00:02

据麦姆斯咨询报道,近日,武汉大学张志凌教授团队与南通大学刘东教授团队合作在Chinese Chemical Letters期刊上发表了题为“Advances in virus-host interaction research based on microfluidic platforms”的综述性文章,以细胞微芯片的发展为线索,全面总结了微流控技术在研究病毒-宿主相互作用领域中的应用,并讨论了其未来的发展前景和商业化推广所面临的挑战。南通大学生命科学学院王琤博士、香港免疫与感染研究中心王计博士,为论文共同第一作者。

内容简介

病毒性疾病的大流行,已经成为威胁人类公共健康和安全的一个突出问题。探索病毒与宿主细胞的相互作用,对揭示病毒性疾病的发病机制以及开发有效的抗病毒策略至关重要。

微流控芯片作为一种新兴的技术平台,拥有灵活的生物实体操纵和精确的细胞外微环境模拟能力。近年来发展的多样化细胞微流控芯片,能够有效地解决传统病毒学感染模型(细胞模型和动物模型)中所面临的一些问题,包括有限的单细胞分析能力、缺乏的生理微环境、不可避免的种间差异、较高的实验成本和伦理问题等。

以“微坝、微孔、微阀和液滴”为捕获策略的单细胞芯片,能够高通量、平行化地进行病毒感染动力学、病毒耐药性、细胞与病毒转录本分析,以及抗病毒药物和疫苗的大规模筛选,为在单细胞分辨率上解析宿主-病毒相互作用的异质性提供了有利平台。

以细胞图案化为基础的多细胞培养/共培养芯片,能够可视化探索病毒生命周期相关事件,包括病毒感染、病毒传播、病毒诱导的细胞运动与细胞特化结构的形成等,为在复杂的生理微环境中有效在线监测病毒感染过程和开发抗病毒药物提供了良好条件。

以重塑人类组织、器官形态和功能开发的多种器官芯片,能够在体外重现人类病毒性疾病感染,为新冠/甲流等呼吸道病毒、乙肝/丙肝等慢性肝炎病毒、肠道病毒和埃博拉病毒等烈性病毒的发病机制揭示,有效中和抗体的筛选和疫苗的开发提供了前所未有的机会。特别是新冠病毒疫情爆发后,人们利用器官芯片构建新发病毒性传染病模型,以应对迫切研究需求的意识极大提升。

该综述系统地介绍了过去二十年里,微流控技术在病毒细胞生物学领域的研究。这项工作旨在为对该领域感兴趣的研究者提供概览指南,并促进多学科专家之间的有效合作,以更好地应对病毒性传染病的威胁。

基于微流控芯片的病毒-宿主相互作用研究发文量统计图
(截至2024年4月)

传统病毒学感染模型和微流控技术在病毒细胞生物学领域的应用


通讯作者简介

张志凌,武汉大学化学与分子科学学院教授,博士生导师。1997年吉林大学化学系获学士学位,2002年武汉大学化学与分子科学学院获博士学位,法国巴黎高等师范学校博士后。湖北省仪器仪表协会常务理事,湖北省化学化工学会理事等,入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”,获教育部高等学校自然科学一等奖、湖北省自然科学一等奖和天津市技术发明特等奖等。主要从事纳米生物医学传感、微流控芯片和生物电化学分析等方面的研究工作,国家基金委“新型生物医学探针技术基础及应用”创新研究群体、教育部“化学生物学应用基础研究”创新团队骨干成员。

刘东,南通大学生命科学学院,教育部神经再生重点实验室教授、博士生导师。于2011年获德国国家分子医学中心/柏林自由大学,博士学位。主要从事血管内皮细胞器官特异性的遗传调控、以及听、平衡觉的发育与再生的机制研究。建立了多种新的疾病模型以及新的遗传操作技术,发表SCI论文120余篇。相关研究成果在学术界有广泛的影响,曾被国内外几百家媒体报道和评论,包括新华社、《科技日报》头版头条、《科技日报》版眼等。刘东教授本人也曾接受著名科技期刊Nature杂志专访。主持国家自然科学基金重大研究计划项目、原创探索计划项目等国家级项目6项、江苏省自然科学基金杰出青年基金项目等科研以及其他人才项目9项。

论文链接:
https://doi.org/10.1016/j.cclet.2024.110302

延伸阅读:
《即时诊断应用的生物传感器技术及市场-2022版》
《DNA测序技术及市场-2022版》

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