一种能够实时追踪细胞凋亡过程的“荧光报告子”已被开发出来。
人体内的细胞在经过一定时间后会自行走向死亡(细胞凋亡),这是为了维持人体平衡而发生的自然过程。
相反,如果老化或受损细胞得不到清除,则可能诱发癌症、心脏疾病、痴呆等多种疾病。因此,准确观察细胞在何时、以何种方式发生凋亡,是生命科学以及医学、药学领域中用于疾病早期诊断和治疗效果评估的重要工具。
韩国生物技术研究院(以下简称生物研究院)28日表示,其未来型动物资源中心Kim Seonuk博士研究团队开发出一项技术,可将细胞内发生的细胞凋亡过程实时可视化的“荧光报告子”。
该技术利用荧光蛋白突变体直接观测细胞凋亡,从而克服了既有细胞凋亡检测技术的局限性,并大幅提升了商业化的可能性。同时,被评价为有望推动新药开发和生命科学研究范式的转变。
迄今为止,用于检测细胞凋亡的方法主要包括显微镜观察、基因分析和荧光蛋白技术等。然而,这些分析方法在样本处理复杂、需要额外染色步骤以及准确性等方面暴露出问题。
基于此,研究团队关注到在细胞凋亡过程中发挥“最终执行者”作用的酶——caspase‑3。
这种酶具有选择性切割特定氨基酸序列(DEVDG)的特性,如果将该序列精确插入绿色荧光蛋白(GFP)内部,当细胞发生凋亡时,荧光会消失,从而可以实时感知和测量这一现象。
尤其是,与目前为止开发的GFP荧光报告子相比,该技术实现了最为简洁的工作方式和超小型设计,大幅提升了传感器的敏感度和准确性,被认为是其一大优势。
研究团队利用所开发的技术验证了在处理毒性物质和抗癌药等多种条件下,可以通过显微镜实时追踪细胞凋亡过程。
此外,该技术不仅可应用于癌细胞,还可适用于多种动物细胞模型,因此在新药候选物的细胞毒性评价和药物功效验证方面具有广泛应用潜力。研究团队认为,该技术也将有助于阿尔茨海默病、心脏疾病、癌症等与细胞凋亡相关疾病的研究。
Kim Seonuk博士表示:“本研究团队开发的技术,比现有方法更加敏感且简便地观测细胞凋亡,今后有望为快速验证抗癌药等新药候选物的效能作出贡献。尤其是在细胞凋亡发挥重要作用的退行性脑疾病研究中,应用前景将十分广阔。”
此外,本研究在国家科学技术研究会主导的BIG(Big Issue Group)项目(生物研究院主要项目)、Global TOP项目、科学技术信息通信部个人基础研究项目优秀新进研究、产业通商资源部生物产业核心技术开发项目的支持下完成。研究成果已发表在国际学术期刊《Journal of Advanced Research》在线版上。
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