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PNAS:癌症标志物检测新技术

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【导读】研究组针对一个生物标志物,构建了一个“更重”的版本,他们利用包含额外中子的碳和氮原子,合成这种蛋白,这样这个蛋白重量异常,但并没有改变任何其他特征。新分子与在血液,细胞,或样品中的...

研究组针对一个生物标志物,构建了一个“更重”的版本,他们利用包含额外中子的碳和氮原子,合成这种蛋白,这样这个蛋白重量异常,但并没有改变任何其他特征。新分子与在血液,细胞,或样品中的原有蛋白好似一对双胞胎,虽然这对双胞胎在分析仪器中行为相似,但是较重的那个在样品的许多蛋白中更容易被找到。

通过将两个行而有效的分析技术结合在一起,并加入一个来自血液的蛋白,就获得了了与临床上基于抗体检测同样精确和灵敏的新技术方法,研究人员在《美国国家科学院院刊》(PNAS)杂志在线版上发布了这项研究成果,这一技术能用于检测癌症患者血液样品中的新型标志物。

“临床试验几乎总是采用抗体来检测生物标志物,这是因为抗体灵敏度高,”文章作者,钱维军说,“但要研制出能作为工具的抗体,往往需要一年半的时间。抗体研发是疾病和系统生物学研究中,分析新型生物标志物的瓶颈之一。”

钱维军,TujinShi,TomFillmore和他们的同事研发出了一种称为PRISM的技术,能高效灵敏的整合现有的技术,完成与目前临床上标准实验:ELISA一样精确的检测,分析来自癌症患者的血液样品,解决了一个长期存在的问题。

研究人员采用了一种常用的技术,即称为高效液相色谱法(HPLC),将蛋白浓缩约100倍。虽然这是一个很好的开端,但是研究人员还是需要在这浓缩的样品中,找到兴趣蛋白。

因此,他们派出了一个“间谍”一种蛋白,这种蛋白的存在会告诉他们,发现的是否是他们所寻找的靶标蛋白。

研究组针对一个生物标志物,构建了一个“更重”的版本,他们利用包含额外中子的碳和氮原子,合成这种蛋白,这样这个蛋白重量异常,但并没有改变任何其他特征。新分子与在血液,细胞,或样品中的原有蛋白好似一对双胞胎,虽然这对双胞胎在分析仪器中行为相似,但是较重的那个在样品的许多蛋白中更容易被找到。
从而当把较重的那个蛋白加入到样品中后,研究人员就让样品通过仪器获得浓缩馏分,由此样品包含了较重的生物标志物,还包含它的孪生兄弟,天然的那个蛋白。这样研究人员就可以量化蛋白。

为了证明可以利用PRISM找到非常罕见的蛋白,研究组收集了携带一种称为前列腺特异性抗原PSA(一般只有男性携带)的生物标志物的女性血液样品,结果他们发现能检测到每毫升约50皮克这样浓度的PSA,就如同典型的ELISA检测的灵敏度,这一灵敏度是常规质谱方法灵敏度的约100倍。

“这是无抗体方法中灵敏度的一个飞跃”,钱说。
之后,他们又测试了男性癌症患者样品中的PSA,发现PRISM能像ELISA一样正常工作。有趣的是,PRISM检测到的PSA的数量是ELISA的三倍。这一结果表明,基于抗体的ELISA实验并不能检测到所有的生物标志物。这可能是由于抗体无法识别蛋白所有的不同形式,钱说,而PRISM则能检测到蛋白总量。

除了灵敏度,PRISM优势还在于只需患者少量的血液或者血清,研究人员只需要癌症患者2微升的样片。

但是这种技术也存在缺陷,那就是一次能检测的样品数量,研究人员希望一次能分析上千个样品,基于抗体的的方法能完成这种高通量筛选。但PRISM一次只能测试几百个样品,不过,从总体时间来看,研究人员无需研发抗体,仍然提前把生物标志物找到。

对于基础生物学研究,钱说,这种方法可用于分析某些需要精确定量多个不同蛋白含量的实验中。


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2018-11-08 09:23:03
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