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Diagnostics

新方法快速查出囊性纤维化炎症酶

两种技术的组合提供了一种临床可行的方法来测量慢性肺病的炎症反应

by Jyoti Madhusoodanan, special to C&EN
March 19, 2019 | APPEARED IN VOLUME 97, ISSUE 11

 

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Credit: ACS Cent. Sci.
在健康的中性粒细胞免疫细胞(左)中,组织蛋白酶G蛋白酶不会切割荧光探针,导致其发出黄色光。在囊性纤维化的细胞中(右),活性组织蛋白酶G切割中性粒细胞表面上的荧光肽标签,导致荧光波长的变化而发出紫色光。

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囊性纤维化等慢性肺病的患者身陷一个恶性循环中:感染引起炎症、免疫细胞赶去呼吸道。但在杀死感染性细菌的过程中,一些免疫细胞分泌的酶保持和细胞表面的结合,因此导致进一步的组织损伤和炎症。研究人员现在可以通过一种新方法跟踪患者细胞中的这种炎症酶活性。该方法依赖基于荧光的方法的组合,可以帮助监测患者对治疗的反应(ACS Cent. Sci. 2019, DOI: 10.1021/acscentsci.8b00933)。

俄勒冈健康与科学大学的Carsten Schultz及同事开发了测量组织蛋白酶G活性的技术,组织蛋白酶G是被称为中性粒细胞的免疫细胞分泌的几种蛋白酶之一。虽然之前的研究检验过其它酶,但Schultz想知道组织蛋白酶G是否是仍然粘在细胞表面的酶之一,因此也是炎症的标志。此前的研究使用流式细胞仪(一种细胞分选技术)分析临床样本,以测试相关蛋白酶的存在,或用共聚焦显微镜来测量酶活性。但仅仅使用流式细胞术并不能揭示表面蛋白是否具有活性–并引起炎症 – 而显微镜检查需要几个小时来处理单个样本,这意味着该技术不能应用于常规临床用途。

在这项新研究中,该团队使用了一种检测肽相互作用的方法跟踪组织蛋白酶G,Förster共振能量转移(FRET),其中一个荧光探针在足够接近另一个荧光探针时将能量转移到后者,从而产生特定波长的发光。研究小组选择了一种会被组织蛋白酶G切割的肽,添加一个脂质标签,使其靶向细胞膜,并固定在紧靠在一起的两个光敏分子上。当膜结合的组织蛋白酶G具有活性并消化肽时,两个荧光部分裂开,改变发射的信号。

为了利用这项技术,研究人员首先使用流式细胞仪分别从囊性纤维化患者和非患者的痰液样本中分离出分泌组织蛋白酶G的中性粒细胞。然后,他们对中性粒细胞进行FRET试验,发现囊性纤维化患者的细胞显示的组织蛋白酶G活性是对照细胞的约3倍。

Schoulz表示,在炎症已经存在的囊性纤维化等情况下,这种检测“可能有助于监测对药物的反应”,而在其它肺部疾病如慢性阻塞性肺病中,该检测“可能有助于发现早期炎症信号”并尽早查出并跟踪病情。

研究合作者、海德堡大学的研究生Matteo Guerra表示,将流式细胞仪与基于荧光的酶活性测定相结合是一种可行的临床应用方法。他说,该方法可以检测常见的炎症标志物,因此可以用于其它疾病,如关节炎。

斯坦福大学的Matthew Bogyo表示,临床样本的结果与其它现有方法(如共聚焦显微镜)相当。他专门研究生物系统中的酶活性,但没有参与这次研究。该研究的优势在于,它可以用于临床样本,可以比显微镜方法更快地诊断炎症。

本文由Nina Sun为C&EN译为中文。英文原文在此。

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