新型共振傳感器，可檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)即時(shí)影像

最近《實(shí)驗(yàn)生物學(xué)與醫(yī)學(xué)》（Experimental Biology and Medicine）雜志上公布了又一傳感器研究成果。伊利諾大學(xué)基因組生物學(xué)研究所的研究人員突破了FRET技術(shù)的局限性，開(kāi)發(fā)了一個(gè)共振傳感器，可用來(lái)來(lái)檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)的氧化還原動(dòng)力學(xué)的即時(shí)影像。這項(xiàng)研究由Robert Clegg博士等人完成。

研究人員在之前研究的基礎(chǔ)上，將氧化還原敏感的綠色熒光蛋白（GFPs）的概念，轉(zhuǎn)化為FRET的成像平臺(tái)。以FRET為基礎(chǔ)的感應(yīng)器的原理主要是應(yīng)用氧化還原反應(yīng)引起氧化還原敏感開(kāi)關(guān)的構(gòu)象變化，改變連接在這個(gè)開(kāi)關(guān)的兩個(gè)熒光蛋白（供體和受體）間的距離，從而產(chǎn)生可被檢測(cè)的共振效率之改變。在氧化狀態(tài)下，感應(yīng)器的熒光散射波長(zhǎng)光譜紅移（由于受體熒光增加），這和局部感應(yīng)器濃度變化或是激發(fā)光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)。以FRET為基礎(chǔ)的感應(yīng)器克服了一般以熒光強(qiáng)度為基礎(chǔ)的影像方法所衍生的障礙，因?yàn)橹挥心芰哭D(zhuǎn)移的效率改變時(shí)，F(xiàn)RET受體分子的熒光才會(huì)增加。FRET的這種特異性和可區(qū)別性的特征，是推動(dòng)發(fā)展以共振為基礎(chǔ)，而不是只依賴(lài)單一組成的熒光強(qiáng)度變化作為分析方法的主要?jiǎng)訖C(jī)之一?！∫訤RET為基礎(chǔ)的策略有以下的優(yōu)點(diǎn)：（1）能夠量化氧化還原狀態(tài)的變化，（2）不依賴(lài)感應(yīng)器的濃度，（3）模塊化設(shè)計(jì)，可以通過(guò)改變開(kāi)關(guān)或模塊的熒光探針而精確地調(diào)整氧化還原敏感性和量測(cè)范圍。研究人員認(rèn)為新開(kāi)發(fā)的氧化還原敏感性探針可能是至關(guān)重要的一個(gè)工具來(lái)協(xié)助我們了解化療藥物和氧化劑的藥理和毒理反應(yīng)。

這個(gè)研究最主要的突破在于改進(jìn)光訊號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍，也就是說(shuō)加強(qiáng)了氧化態(tài)和還原態(tài)之間的訊號(hào)差。增加光訊號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍使得探針更容易區(qū)別復(fù)雜的生物樣品中的氧化還原狀態(tài)。此外，新探針中較高的氧化中點(diǎn)電位是一個(gè)用來(lái)偵測(cè)哺乳類(lèi)細(xì)胞中谷胱甘肽氧化還原電位的理想工具。最近，另外一個(gè)實(shí)驗(yàn)室也發(fā)展了一個(gè)以氧化還原敏感的螢光蛋白（roGFP）為基礎(chǔ)的新穎位差量測(cè)探針。利用roGFP感應(yīng)器來(lái)量測(cè)需要有兩組被不同波長(zhǎng)激發(fā)出來(lái)的螢光影像強(qiáng)度。利用兩組巰基在雙硫鍵形成/裂解的的氧化還原態(tài)之下，roGFP所產(chǎn)生的最大激發(fā)光波長(zhǎng)來(lái)求其比值。