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2019年7月6日/医麦客 eMedClub/--抗体是免疫系统用来发现、标记和消灭入侵病原体的生物分子。它们的工作原理是绑定到特定的靶点(称为表位)上，这些靶点位于抗原的表面。
几十年来，科学家们聪明地利用天然抗体中的这种选择性标记机制，设计出基于抗体的探针，让它们纯化和研究细胞内不同类型的蛋白质。其中一种尝试过的技术是表位标记，它将表位与感兴趣的蛋白质融合，并使用荧光标记的抗体使这些蛋白质可见——但只在固定的死亡细胞中可见。
现在，科罗拉多州立大学(Colorado State University)和东京理工大学(Tokyo Institute of Technology)的一个跨学科研究团队为基于抗体的探针添加了一个新工具，这个新工具有一个强大的区别：它们的基因编码探针在活细胞中可以工作。这项研究由加州州立大学蒙福分校的蒂姆·斯塔塞维奇教授和东京理工大学的木村博史教授领导，发表在7月3日的《自然通讯》杂志上。
第一作者赵宁(音译)是斯塔塞维奇实验室的一名博士后研究员，他设计了该文章的大部分实验。据他说，他们新的基于抗体的探针被亲切地称为“弗兰肯体”。就像在身体上缝合新肢体一样，科学家们已经把正常抗体的结合区域，也就是“粘性部分”，移植到另一种支架上，这种支架在活细胞中保持稳定，但仍保留抗体的特异性。
▲弗兰肯体(绿色)标记活细胞中的核蛋白、线粒体、应激纤维和神经元膜。
（资料来源：赵宁/科罗拉多州立大学）
“我们对细胞内抗体感兴趣，因为可以把它们用作活细胞的显像试剂，”CSU生物化学和分子生物学系的助理教授Stasevich说。“你不需要像绿色荧光蛋白那样的标记，因为这种荧光抗体会与想要观察的蛋白质结合。”
新的“探测器”将是对绿色荧光蛋白(GFP)的有效补充。绿色荧光蛋白是一种广泛使用的生物化学工具，也曾获得诺贝尔奖，作用时将一个亮绿色标签与感兴趣的蛋白质进行基因融合。然而，GFP受其相对较大的尺寸和荧光时间的限制；CSU研究人员的新探针，标签更小，荧光更快，因此可以实时捕捉到感兴趣的蛋白质的“诞生”。
▲Frankenbody标记线粒体
资料来源：赵宁/科罗拉多州立大学
为了让他们的工具立即变得有用，科学家们使用经典的HA标签设计他们的探测器。HA是一种广泛使用的小型线性表位标记，它从人流感病毒蛋白血凝素的一部分中提取。
“很长一段时间以来，人们一直在观察固定的死细胞中的HA标记蛋白，”Stasevich说。“现在我们可以在活细胞中成像这些蛋白质的动态。”
科学家使用新探测器的可能性是无限的。Stasevich的实验室对研究RNA翻译特别感兴趣，他们计划利用新系统来更容易地设计新的RNA成像实验。
赵补充说，HA标签很小，只有9个氨基酸组成的链，探针的基因编码在质粒上，质粒可以很容易地转移到细胞中。这与传统的抗体形成了鲜明的对比，传统的抗体每单需要花费实验室几百美元，存在大量变异，而且很难进入细胞。因此，Stasevich团队的新探针为蛋白质和RNA翻译成像提供了一种低成本的解决方案。
在这篇论文中，科学家们展示了一些应用，包括单蛋白跟踪、单RNA翻译成像和扩增荧光成像在斑马鱼胚胎中的应用。当使用传统荧光蛋白标签时，所有这些实验都更具挑战性。
研究小组感谢美国国立卫生研究院(批准号:No. 1)对他们的支持。R35GM119728);Boettcher基金会的Webb-Waring生物医学研究项目;日本科学促进协会(批准号:KAKENHI)。JP18H05527);以及CSU的创新伙伴计划催化剂和东京理工大学的世界研究中心计划。这项工作加强了CSU和东京理工大学之间的联系。
Stasevich说：“我们正在研制几种新的成像试剂，以取得这一成功，所以我认为未来会有很大的发展。”
在活细胞中进行成像，且提供了更低的成本，该技术都极具吸引力！
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