Nat Comm | 糖蛋白的细胞特异性正交生物标记追踪疾病特异蛋白
原创 图灵基因 图灵基因 2022-11-11 10:18 发表于江苏
收录于合集#前沿分子生物学技术
Francis Crick研究所和伦敦帝国理工学院的科学家们开发了一种新方法，用于研究在复杂环境中特定类型细胞释放的蛋白质。他们认为，这可能会导致开发出追踪癌症等疾病的新工具。在测试中，该团队展示了该技术的应用，该技术使用“点击”化学，被称为糖蛋白生物正交细胞系特异性标记（BOCTAG），在共培养系统和小鼠模型中都是如此。
研究负责人Ben Schumann博士，是Francis Crick研究所和伦敦帝国理工学院研究团队的组长，他和他的同事在《Nature Communications》上的一篇题为“Cell-specific bioorthogonal tagging of glycoproteins”的报告中描述了这项技术。
生物标记物是非常有价值的工具，可以让医生研究生物学和疾病，例如，从血液或组织样本中诊断疾病，预测一种治疗方法对人体是否有效，或者评估一种药物有多少可以到达病变细胞。但是，寻找这些生物标志物具有挑战性。为了帮助诊断疾病，科学家们需要识别由病变细胞独特产生但健康细胞不释放的蛋白质。
研究小组写道，癌症是一种涉及宿主和肿瘤之间相互作用的疾病，糖蛋白表达的改变代表着“癌症发展的一个无可争议的必然结果”。研究小组继续说，虽然理解这些糖蛋白的变化很重要，但它也受到细胞模型系统的限制。“例如，肿瘤和宿主之间复杂的相互作用不能在单一培养的肿瘤来源细胞系中充分再现。更复杂的共培养模型通常依赖于蛋白质组分析的分选程序，很少捕获蛋白质糖基化的细节。”
“当你有一个包含不同细胞系的样本时，很难识别来自特定细胞系的蛋白质。”Schumann说，“当然，在实验室中，我们可以只使用一种类型的细胞进行实验，然而，这些条件并不能反映出体内发生的情况，细胞之间的复杂相互作用可能会影响它们的行为，从而影响它们释放的蛋白质。”
在他们的研究中，该团队开发了一种新的方法来识别特定类型细胞释放的蛋白质，即使这些细胞与许多其他类型的细胞处于复杂的环境中。这种方法的核心是对添加到细胞中的糖分子进行化学标记。虽然所有的细胞都吸收糖分，但研究人员对他们想要研究的细胞类型进行了基因改造，只有这一类型的细胞会将糖分添加到蛋白质中。当细胞产生这些蛋白质时，它们仍然带有化学标签，这为科学家提供了一种识别它们的方法。
该方法使用生物正交或“点击”化学（获得了今年的诺贝尔化学奖）。该奖项的获得者之一，斯坦福大学的Carbolyn Bertozzi博士是这项新报道的研究的合著者。选择化学标签，使其与另一种分子“clicks”，帮助研究人员分离出所需的蛋白质，或在其中添加荧光标签。
研究人员表明，他们的BOCTAG方法在多个细胞系的细胞培养中以及在小鼠中都有效，研究人员成功地标记了特定癌细胞的蛋白质。“我们展示了在共培养和小鼠模型中的应用，允许将糖蛋白组作为细胞功能的重要调节剂进行分析。”他们写道。“在这项研究中，我们观察了癌细胞产生的蛋白质，但我们的方法也可以用于其他领域，包括免疫学或传染病的研究。”第一作者、Crick研究所的博士后Anna Cioce博士指出。“它还可以用于更好地理解疾病生物学，包括肿瘤细胞如何在体内复杂的相互作用下发生变化。”Schumann补充道，“我们团队的下一步将是继续开发这种方法，并进一步了解细胞如何根据环境产生不同的蛋白质。”
研究人员评论说，他们的方法是对其他技术的补充，包括使用非天然氨基酸、邻近生物素化和配体靶向递送方法。他们总结道：“BOCTAG允许以显著的信噪比进行可编程糖蛋白标记，这是一种使能技术，将改变我们对肿瘤-宿主相互作用的理解，特别是在蛋白质糖基化的背景下。”
