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由麥凱爾維工程學(xué)院機械工程和材料科學(xué)的Lilyan & E. Lisle Hughes教授Srikanth Singamaneni和Singamaneni實驗室的前博士后Anushree Seth領(lǐng)導(dǎo)的研究人員開發(fā)了FluoroDOT測定法。該研究最近發(fā)表在《細胞報告方法》上。這種高度敏感的檢測方法能夠在大約30分鐘內(nèi)看到并測量單個細胞分泌的蛋白質(zhì)。

樹突狀細胞在不同時間點分泌蛋白1（TNFa，紅色顯示）和蛋白2（IL-6，黃色顯示）的FluoroDOT檢測圖像（從左到右。未受刺激、受刺激30分鐘、1小時、2小時和3小時）。細胞的細胞核以藍色顯示。白色箭頭突出顯示了只分泌一種蛋白質(zhì)或兩種蛋白質(zhì)的不同數(shù)量和不同時間點的細胞。圖像: Srikanth Singamaneni/華盛頓大學(xué)

與來自其他大學(xué)和華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家一起發(fā)現(xiàn)FluoroDOT檢測法用途廣泛，價格低廉，可適應(yīng)任何實驗室環(huán)境，并且有可能比目前常用的檢測法更全面地了解這些蛋白質(zhì)。生物醫(yī)學(xué)研究人員通過分泌蛋白來了解細胞間通訊、細胞信號傳導(dǎo)、激活和炎癥等方面的信息，但目前的方法在敏感性方面受到限制，而且可能需要24小時的繁瑣處理流程。

質(zhì)子-熒光是Singamaneni實驗室創(chuàng)造的一種質(zhì)子增強的納米標(biāo)簽，比傳統(tǒng)的熒光標(biāo)簽亮16000倍，信噪比超過30倍，這是FluoroDOT檢測法與其他檢測法的區(qū)別所在。

Singamaneni說："質(zhì)子-熒光劑是由金屬納米粒子組成的，它作為天線拉入光線并增強分子熒光團的熒光發(fā)射，從而使它成為一種超亮的納米粒子。"

這種質(zhì)子-熒光的超亮發(fā)射使用戶能夠看到極少量的分泌蛋白，這是他們在現(xiàn)有測定法中無法做到的，加上利用定制的算法，用每個簇或斑點的顆粒數(shù)量或點狀圖案，實現(xiàn)以數(shù)字方式測量高分辨率信號。此外，它不需要特殊設(shè)備。Singamaneni和他的合作者于2020年在《自然-生物醫(yī)學(xué)工程》雜志上首次發(fā)表了他們的等離子體氟化物工作。這項正在申請專利的質(zhì)子熒光技術(shù)由圣路易斯華盛頓大學(xué)技術(shù)管理辦公室授權(quán)給Auragent生物科學(xué)有限公司。

"使用一個簡單的熒光顯微鏡，我們能夠同時對一個細胞以及它周圍分泌的蛋白質(zhì)的空間分布進行成像，"Seth說，他作為Singamaneni實驗室的博士后學(xué)者從事這個項目，并作為Auragent生物科學(xué)公司的首席科學(xué)家（細胞應(yīng)用）繼續(xù)從事這項工作。"我們看到不同細胞類型的有趣分泌模式。這種檢測方法還能同時觀察來自單個細胞的兩種類型的蛋白質(zhì)。當(dāng)多個細胞受到相同的刺激時，我們可以將同時分泌兩種蛋白質(zhì)的細胞與只分泌一種蛋白質(zhì)或根本不分泌的細胞區(qū)分開來。"

為了驗證這項技術(shù)，該團隊使用了從人類和小鼠細胞中分泌的蛋白質(zhì)，包括感染了結(jié)核分枝桿菌的免疫細胞。

合作者和共同作者之一，醫(yī)學(xué)博士Jennifer A. Philips，醫(yī)學(xué)和分子微生物學(xué)系的Theodore和Bertha Bryan教授，以及醫(yī)學(xué)院傳染病科的共同主任，已經(jīng)在她的實驗室中使用了FluoroDOT測定。

Philips舉例說："當(dāng)結(jié)核分枝桿菌感染免疫細胞時，這些細胞通過分泌重要的免疫蛋白（稱為細胞因子）做出反應(yīng)。但不是所有的細胞都以同樣的方式對感染做出反應(yīng)。FluoroDOT測定使我們能夠看到群體中的單個細胞如何對感染做出反應(yīng)--看到哪些細胞正在分泌以及朝哪個方向分泌。這在舊技術(shù)中是不可能的。"