如何捕獲低豐度蛋白

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**，卻常常帶有重要信息。在****方面，它們往往充當(dāng)了診斷、預(yù)后和**效果的標(biāo)記物，也可能是**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(shù)，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(zhì)譜分析。在《genome Technology》雜志上，一些科學(xué)家分享了他們的經(jīng)驗。

喬治梅森大學(xué)的Lance Liotta談到：“關(guān)于生物標(biāo)志物的大問題在于質(zhì)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**的生物標(biāo)志物。“如果你看看在臨床實驗室所完成的不同**分析檢測，會發(fā)現(xiàn)大部分都不能被質(zhì)譜所接替，因為它們豐度太低了。即使我們有一間大的質(zhì)譜實驗室，但質(zhì)譜本身不夠靈敏，不能發(fā)現(xiàn)低豐度的生物標(biāo)志物?！?/p>

靈敏度是**個問題。Liotta認為**個問題在于血清或血漿中的生物標(biāo)志物常與載體蛋白(如白蛋白)結(jié)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(zhì)譜儀，你也不可能濃縮它，如果那樣，你的蛋白就太多了?！绷硗?，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(zhàn)，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(shù)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(fā)表在《Journal of Materials Chemistry》上。這些顆粒是由開放的網(wǎng)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(nèi)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(nèi)，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**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(jié)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(zhì)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(jié)合，但親和力很高，它們非?；顫?，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(jié)合。然而，當(dāng)血清與溶液中的納米顆?；旌蠒r，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(fā)表了幾篇關(guān)于這種技術(shù)的文章。今年2月，他們在《Biomaterials》上發(fā)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(biāo)志物很難找到，因此難以診斷。利用Liotta的納米顆粒技術(shù)，研究小組實現(xiàn)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(fā)一種能用于臨床的檢測，幫助醫(yī)生在早期診斷萊姆病。