捕獲低豐度蛋白的新技術（一）

日期：2011-06-03 08:11:35

物以稀為貴，這句俗語用在生物界同樣沒錯。低豐度蛋白，盡管稀少，卻常常帶有重要信息。在疾病治療方面，它們往往充當了診斷、預后和治療效果的標記物，也可能是治療的靶點。然而，猶如大海撈針一般，它們卻并不好找。

近年來，研究人員正不斷提出新的方法和技術，從生物樣品中挑出低豐度蛋白，以便確切地了解它們是什么，以及它們意味著什么。一旦找到，這些蛋白可通過質譜分析。在《Genome Technology》雜志上，一些科學家分享了他們的經驗。

喬治梅森大學的Lance Liotta談到：“關于生物標志物的最大問題在于質譜本身并不是非常靈敏。” Liotta實驗室的主要工作是尋找并驗證疾病的生物標志物。“如果你看看在臨床實驗室所完成的不同免疫分析檢測，會發現大部分都不能被質譜所接替，因為它們豐度太低了。即使我們有一間大的質譜實驗室，但質譜本身不夠靈敏，不能發現低豐度的生物標志物。”

靈敏度是第一個問題。Liotta認為第二個問題在于血清或血漿中的生物標志物常與載體蛋白（如白蛋白）結合，試圖分離并丟棄這些載體，也就意味著你丟棄了正在尋找的蛋白。Liotta認為：“你不可能將全部血清放入質譜儀，你也不可能濃縮它，如果那樣，你的蛋白就太多了。”另外，還有一個問題是降解。蛋白會迅速降解，因此要找到并分析他們，時間很寶貴。

盡管存在著這些挑戰，但研究人員還是竭盡全力去找到它們。與意大利的一個研究小組合作，Liotta決定選擇納米技術路線，利用帶有不同誘餌的特制水凝膠納米顆粒來一步捕獲蛋白。這項工作于2009年發表在《Journal of Materials Chemistry》上。這些顆粒是由開放的網狀物組成的，每個顆粒的大小為紅細胞的1/100-1/50。與許多研究人員所使用的實心納米顆粒不同，這些漂浮在溶液中，且顆粒內外的東西能以極快的速率交換。

試想一下，這些顆粒漂浮在溶液中，比如血液或尿液，它們有著高親和力的誘餌，能夠捕獲目的分析物，并把它們困在顆粒內，保護它們不被降解。并且，它們還有著一個篩分表面，這樣就能夠排除白蛋白和免疫球蛋白。只需一步，你就能夠親和、捕獲和純化，你也可以將分析物從結合的白蛋白上拉下來，并保護它們不被降解。

研究人員所要做的只是離心，將納米顆粒以及它們所捕獲的低豐度蛋白留下來，用于質譜分析。Liotta提到，這種方法能將靈敏度提高1000倍，同時不增加背景噪音，同時保護樣品不被降解。

這些誘餌并不是分析物特異的，它們與一類分析物結合，但親和力很高，它們非常活潑，比抗體更好。此外，這些分子能將分析物從白蛋白上拉下來。其中一個例子就是血小板來源的生長因子，它們通常與血清中的白蛋白結合。然而，當血清與溶液中的納米顆粒混合時，蛋白就被顆粒中的誘餌所吸引，離開了白蛋白。之后，研究人員可離心或洗脫這些顆粒。

Liotta和他的研究小組發表了幾篇關于這種技術的文章。今年2月，他們在《Biomaterials》上發表了一篇文章，通過納米顆粒來檢測萊姆病（Lyme disease）。萊姆病的生物標志物很難找到，因此難以診斷。利用Liotta的納米顆粒技術，研究小組實現了尿液樣本中抗原的幾乎100%捕獲和100%提取。研究人員正在開發一種能用于臨床的檢測，幫助醫生在早期診斷萊姆病。