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        團(tuán)隊開發(fā)針對細(xì)胞操作的靶向光敏劑
        
			
        
				2019-01-31 15:35:54
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        由卡內(nèi)基梅隆大學(xué)分子和生物傳感器成像中心(MBIC)主任Marcel Bruchez領(lǐng)導(dǎo)的研究人員將熒光探針重新設(shè)計成一種強(qiáng)大的光遺傳光敏劑，可用于操縱細(xì)胞。該技術(shù)可以幫助研究人員更好地了解某些細(xì)胞和蛋白質(zhì)在日常功能和疾病中的作用，并可能用作癌癥和其他疾病的靶向治療。他們的研究結(jié)果今天由Nature Methods在線發(fā)表。
        

        團(tuán)隊開發(fā)針對細(xì)胞操作的靶向光敏劑
        

        光遺傳學(xué)是指光用于控制生物功能的過程。研究人員通過將光活化組分編程為生物體的遺傳密碼來實現(xiàn)這一目標(biāo)。當(dāng)這些成分暴露在光線下時，它們會使生物體的某些部分發(fā)揮不同的作用。
        

        Bruchez和他的團(tuán)隊在過去十年中開發(fā)了稱為熒光激活蛋白(FAPs)的熒光探針，用于實時監(jiān)測活細(xì)胞中的蛋白質(zhì)活性。FAP在細(xì)胞中基因表達(dá)，可以與研究人員希望研究的特定蛋白質(zhì)相關(guān)聯(lián)。當(dāng)FAP與一種叫做熒光素的熒光染料接觸時，復(fù)合物會亮起，使研究人員能夠查看和跟蹤蛋白質(zhì)。“我們意識到我們不必將我們的技術(shù)限制為成像工具，”生物科學(xué)和化學(xué)系副教授Bruchez說。“通過一些修改，我們可以將其轉(zhuǎn)化為生物操縱工具。”
        

        為了創(chuàng)造他們的光遺傳標(biāo)簽，研究人員設(shè)計了一種染料，它不僅會發(fā)光，而且還會產(chǎn)生單線態(tài)氧 - 一種有毒形式的氧 - 當(dāng)它與FAP結(jié)合并暴露在光線下時。這種FAP-Targeted and Activated PhotoSensitizer方法(FAP-TAPS)不僅可以讓研究人員可視化他們所針對的蛋白質(zhì)，還可以用于選擇性地滅活蛋白質(zhì)。
        

        以前開發(fā)這種光敏劑的嘗試受限于它們不能選擇性地結(jié)合靶蛋白質(zhì)以及它們對生物損傷波長的高劑量光的需要。FAP-TAPS復(fù)合物通過FAP的精確定位特征以及遠(yuǎn)紅外或近紅外光譜中的光的使用克服了這些障礙。這些波長的光是組織穿透和生物安全的。與其他光敏劑(如殺手紅)相比，F(xiàn)AP-TAPS方法也需要更少的光照。此外，單線態(tài)氧在短程內(nèi)具有生物反應(yīng)性，因此它不會損害細(xì)胞其他區(qū)域的蛋白質(zhì)或生物體其他區(qū)域的細(xì)胞。
        

        在論文中，研究人員證明了FAP-TAPS模塊在斑馬魚群體中的有效性。他們首先創(chuàng)造了一種僅在心肌細(xì)胞中表達(dá)FAP模塊的魚。然后他們加入染料并將魚暴露在光線下。在幼蟲魚中，效果立竿見影 - 心臟停止跳動，血流停止。在成魚中，魚表現(xiàn)出心臟毒性反應(yīng)，并開始將心肌細(xì)胞轉(zhuǎn)化為增殖細(xì)胞，在幾天內(nèi)修復(fù)損傷。除了概念驗證，結(jié)果顯示FAP-TAPS可用于研究斑馬魚的心臟再生。
        

        研究人員還認(rèn)為，F(xiàn)AP-TAPS有可能用于各種其他目的，包括健康相關(guān)和基礎(chǔ)研究。這些區(qū)域包括腫瘤消融，活性氧信號傳導(dǎo)和神經(jīng)系統(tǒng)的操縱。
        
			

			
          
        
			
        
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