这之前是“妄想”!Science:利用SOMAmer技术实现血清蛋白质组的高通量检测
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Science:英国科学家揭示神经干细胞重回静默状态的重要机制2016年7月18日讯/生物谷BIOON/ --近日,著名国际学术期刊Science刊登了英国弗朗西斯克里克研究所-米尔希尔实验室研究人员的一项最新研究进展,在这篇文章中他们发现了增殖状态下的神经干细胞如何重新回到静默状态,从而维持神经干细胞池的平衡。
海马体是大脑中负责调节记忆和情绪的重要区域,其中的神经干细胞能够产生新的神经元,即使在成年阶段也具有这样的能力。
形成多少个新的神经元以及何时形成新的神经元取决于神经干细胞池的静默和增殖之间的平衡。
那么什么样的信号能够让处于增殖状态的神经干细胞回到静默状态引起了研究人员的兴趣。
研究人员发现一个促进细胞增殖的关键转录因子发生泛素化降解,就能调节神经干细胞回到静默状态,但是这种静默状态与神经干细胞的原始状态并不相同,这种处于静默但又活化状态的神经干细胞维持了神经干细胞池的平衡。
研究人员表示,神经干细胞的静默对于成体神经干细胞的长期维持非常重要,微环境信号能够调节神经干细胞从静默状态变成激活状态,但是增殖状态的神经干细胞如何重新回到静默状态仍未可知。
在这项研究中,研究人员发现E3连接酶Huwe1是增殖状态下的成年小鼠海马体神经干细胞回到静默状态的一个必要分子。
Huwe1能够通过泛素化降解系统使增殖状态下的海马体神经干细胞中促进细胞增殖的转录因子Ascl1变得不稳定,进而阻止细胞周期蛋白D的积累促进增殖细胞回到静默状态。
当神经干细胞回到静默状态,增殖的神经干细胞池会逐渐耗竭。
研究人员认为长期维持海马体神经元生成需要依赖于快速降解这种关键的促激活因子使神经干细胞回到一种暂时性的静默状态。
这项研究发现了促进增殖的神经干细胞回到静默状态的一条重要分子机制,机体通过这种静默状态和增殖状态的神经干细胞池平衡维持正常的神经元生成,该研究对于神经疾病研究和治疗甚至癌症研究都有重要提示意义。
2014年中国十大科技成果铁基超导摘得国家大奖2014年初的国家科学技术奖励大会上,赵忠贤院士等人的“40K以上铁基高温超导体”研究获颁2013年度国家自然科学一等奖。
超导被认为是21世纪材料领域最重要的课题,在这个领域已有10人获得5次诺贝尔奖。
基于超导原理的磁悬浮铁路已经为中国人所熟悉,医院使用的磁共振成像仪器(MRI)中的磁体也基本上都是由超导材料制成的。
超导现象一般要在接近绝对零度时才会出现,找到转变温度在40K以上的材料已经十分难得。
《科学》杂志对此评论称,“中国如洪流般不断涌现的研究结果标志着在凝聚态物理领域,中国已经成为一个强国。
”没想到的是,这一奖项随后在科学界引发质疑。
有科学家称,日本科学家Hosono在200 8年就在高压状态获得43K的临界温度,中国科学家常压下的稀土元素替换做法和加高压起到的是类似效果,因此算不得原创。
2014年底,这一争论已经逐渐平息,而获奖成员之一的陈仙辉教授又发现了一种新的铁基超导材料OHFeSe。
首颗“量子卫星”关键部件研制完成有了量子通信,CIA再也别想监听你啦。
光量子电话网的“一次一密”提供了绝对安全:两人通话期间,密码机每分每秒都在产生密码,一旦通话结束,这串密码就会立即失效,下一次通话绝对不会重复使用。
中国已经建成了试验性的量子通信城域网,可用于金融机构的隐匿通信等工程,也可用于对电网、煤气管网、自来水网等重要能源供给和民生网络基础设施的监视和通信保障。
今年末,由中国科学家完全自主研发的世界首颗“量子科学实验卫星”完成关键部件的研制与交付,卫星有望先于欧美在2016年左右发射,在轨设计寿命为2年。
到2030年,中国有望建立首个全球量子通信网络。
国际权威学术期刊《自然》曾评论:“在量子通信领域,中国用了不到十年的时间,由一个不起眼的国家发展成为现在的世界劲旅。
”量子通信首席科学家,中国科学技术大学潘建伟教授意念控制瘫痪肢体因中风导致偏瘫的董阿姨只通过“想”,就能“指挥”自己原本无法动作的肢体“听话”地完成相应动作,以后甚至能站起来行走、拿东西,直至慢慢康复。
《脑白质高信号老年人中肌少症和认知障碍的相关性研究》脑白质高信号老年人中肌少症与认知障碍的相关性研究一、引言随着人口老龄化的加剧,老年人的健康问题日益突出。
脑白质高信号(WMH)是老年人群中常见的神经影像学改变,而肌少症(Sarcopenia)和认知障碍也是老年人群常见的健康问题。
这两者之间是否存在相关性,对老年人的健康和生活质量有着重要的影响。
本文旨在探讨脑白质高信号老年人中肌少症与认知障碍的相关性。
二、研究背景脑白质高信号是指脑部白质区域在磁共振成像(MRI)上出现的高信号,是老年人群中常见的神经影像学改变。
肌少症是指老年人因肌肉质量和力量的下降而导致的全身性肌肉萎缩和功能减退。
认知障碍则是指老年人在认知功能方面出现障碍,包括记忆力、注意力、语言能力等方面的减退。
三、研究方法本研究采用回顾性分析的方法,收集了某医院老年科近一年内收治的脑白质高信号老年人的临床资料。
根据肌少症和认知障碍的诊断标准,将患者分为四组:无肌少症和无认知障碍组、无肌少症有认知障碍组、有肌少症无认知障碍组、有肌少症有认知障碍组。
通过分析各组患者的临床资料,探讨脑白质高信号老年人中肌少症与认知障碍的相关性。
四、研究结果1. 肌少症与认知障碍的分布情况本研究共纳入XXX名脑白质高信号老年人,其中无肌少症和无认知障碍组患者XX名,占XX%;无肌少症有认知障碍组患者XX名,占XX%;有肌少症无认知障碍组患者XX名,占XX%;有肌少症有认知障碍组患者XX名,占XX%。
2. 肌少症与认知障碍的相关性分析通过分析各组患者的临床资料,发现肌少症与认知障碍之间存在显著的相关性。
在有肌少症的患者中,认知障碍的发生率明显高于无肌少症的患者。
同时,肌少症的程度与认知障碍的严重程度也呈正相关关系。
3. 脑白质高信号与肌少症、认知障碍的关系本研究还发现,脑白质高信号的程度与肌少症和认知障碍的发生率也存在一定的相关性。
脑白质高信号较严重的患者,其肌少症和认知障碍的发生率也较高。
阿尔兹海默症最新研究进展一览本期为大家带来的是阿尔兹海默症领域的最新研究进展,希望读者朋友们能够喜欢。
1. Nat Commun:人工智能促进阿尔兹海默症的研究DOI: 10.1038/s41467-019-10212-1加州大学戴维斯分校和加州大学旧金山分校的研究人员已经找到了一种方法来训练计算机精确检测人类大脑组织中阿尔茨海默病的生物标志物。
淀粉样斑块是阿尔茨海默病患者大脑中蛋白质碎片的团块,可破坏神经细胞的连接。
加州大学科学家团队开发的机器学习工具可以“看到”脑组织样本是否有一种类型的淀粉样蛋白斑块,并且很快就能完成。
该研究结果于5月15日发表在Nature Communications上,表明机器学习可以增强专家神经病理学家的专业知识和分析。
该工具允许他们分析数千倍的数据,并提出即使是训练有素的人类专家的有限数据处理能力也无法实现的新问题。
“我们仍然需要病理学家,”加州大学戴维斯分校加州大学戴维斯分校病理学和检验医学系助理教授,该研究的主要作者布列塔尼N. Dugger博士说。
“这是一个工具,就像键盘一样用于写作。
由于键盘有助于编写工作流程,数字病理学与机器学习相结合可以帮助进行神经病理学工作流程。
”在这项研究中,她与加州大学旧金山分校神经退行性疾病研究所和药物化学系助理教授Michael J. Keizer博士合作,确定他们是否可以教一台计算机来自动识别和分析微小淀粉样蛋白斑块的繁琐过程。
各种类型的大片尸检人脑组织。
对于这项工作,Keiser和他的团队设计了一个“卷积神经网络”(CNN),这是一个计算机程序,旨在识别基于数千个人类标记示例的模式。
为了创建足够的训练样例来教授CNN算法Dugger如何分析脑组织,UCSF团队与她合作设计了一种方法,允许她快速注释或标记来自50万个特写图像的数万张图像。
来自43个健康和患病大脑样本的组织。
UCSF团队使用这个数以万计的标记示例图像数据库来训练他们的CNN机器学习算法,以识别阿尔茨海默病中所见的不同类型的大脑变化。
《外泌体:基础与临床》阅读札记目录一、外泌体的基本概念与特性 (2)1.1 外泌体的定义 (3)1.2 外泌体的组成与结构 (3)1.3 外泌体的来源与分类 (4)二、外泌体的生物学功能 (6)2.1 信号传导与调控 (7)2.2 细胞间通讯 (8)2.3 免疫应答与调节 (9)2.4 代谢与疾病发生 (11)三、外泌体在疾病中的作用机制 (12)3.1 肿瘤发生与发展 (13)3.2 炎症性疾病 (15)3.3 代谢性疾病 (16)3.4 神经系统疾病 (17)四、外泌体的检测技术与应用 (18)4.1 外泌体的分离与富集技术 (20)4.2 外泌体的定量与定性分析方法 (21)4.3 外泌体在临床诊断与治疗中的应用 (23)五、外泌体的治疗策略与前景展望 (24)5.1 基于外泌体的基因治疗 (25)5.2 基于外泌体的免疫治疗 (27)5.3 基于外泌体的药物递送系统 (28)5.4 外泌体治疗的未来发展趋势 (29)六、结语 (30)6.1 对外泌体研究的总结 (32)6.2 对外泌体应用的展望 (33)一、外泌体的基本概念与特性这个在细胞间传递信息的神秘小囊泡,近年来成为了生物医学研究的热点。
它们并非单一的细胞器,而是由多种细胞类型分泌的各种大小不一的膜结合囊泡。
这些微小颗粒在血液、唾液、尿液等体液中广泛存在,携带了来自母细胞的秘密信息。
外泌体的基本特性是其表面标志物,如CDCDCD81等,这些标志物使它们能够在血液等体液中特异性地被检测出来。
更重要的是,外泌体内部含有多种蛋白质、脂质和核酸,这些内含物赋予了它们强大的功能多样性。
它们可以作为信号分子,在细胞间进行信息传递;也可以作为载体,运输各种生物活性物质,如mRNA、miRNA等,参与基因表达的调控。
更为引人注目的是,外泌体在疾病诊断和治疗中展现出了巨大的潜力。
由于其特殊的组成和功能,外泌体能够反映人体的健康状态,为疾病的早期诊断提供了可能。
英国新闻:验血预测老年痴呆出现新突破英国科学家向使用验血方式预测阿尔茨海默症迈出了关键一步。
对1,000多人进行的研究结果显示,用血液中的一组蛋白质来预测老年痴呆症发病的准确率高达87%。
发表在《阿尔茨海默症和老年痴呆症》杂志上的这项研究结果,将被用来改善新的治疗老年痴呆症患者的药物试验。
对治疗阿尔茨海默症的研究到目前为止一直没有什么进展。
在2002年到2012年期间,为防止和医治阿尔茨海默症所进行的科学实验中,有99.6%以失败告终。
早期确诊医生们认为,阿尔茨海默症的症状实际从开始发病的大约十年前就已经有所显示,而研究失败的原因,则是研究对象都是已经发病的病人,接受治疗已为时太晚。
广泛认同,早期确诊,是研究防治老年痴呆症的重要先决条件之一。
由英国大学和专业人员组成的研究小组,对1千多名认知功能程度不同的调查对象血液中的蛋白质差异进行了研究。
其中452名是没有任何认知功能障碍的健康人,220名有轻度认知功能障碍,另外476名是确认的阿尔茨海默症患者。
研究人员发现,根据血液测试,轻度认知功能障碍在第二年发展为阿尔茨海默症的准确性为87%。
研究小组的负责人、牛津大学教授西蒙·洛夫斯通(Simon Lovestone)说,该研究的目的是希望能够早期确诊阿尔茨海默症患者。
目前全世界还没有早期确诊该病的技术,一些已经出现认知功能障碍的人去医院看病,医生只能告诉他们明年再来,但等他们再来时,已经变得痴呆了。
关键一步研究蛋白质领域方面的专家伊恩·派克(Ian Pike)博士说,能够测试血液中蛋白质的指标,确实是向预测阿尔茨海默症迈出的重要一步。
他说,需要数年时间和对更多患者的测试,才能真正肯定这一测试手段可以在临床常规使用,而现在能够朝这个目标相对迅速的前进了。
英国阿尔茨海默症研究所(Alzheimer's Research UK)主任埃里克·卡伦(Eric Karran)博士说,这是向证明阿尔茨海默症是可以预防和治疗的方向迈出的关键一步,当然,那一天的到来还需要相当长的时间。
⾼压下量⼦⾃旋液体出现?对⾝⾼影响最⼤的基因突变科技速览⽬录1. SARS治愈者的抗体或可抑制新冠病毒2. 对⾝⾼影响最⼤的基因突变被发现3. 仿效并超越⼈眼的⼈造视⽹膜4. 逆⾎⽽上的载药纳⽶机器⼈5. 被蛇咬伤后,猫⽐狗更长命6. ⾼压下磁性晶体变为⾃旋液体7. 加点⽯墨烯,⼈造宝⽯或成下⼀代智能传感器“基⽯”8. 2050年全球⾷物浪费量或翻倍9. ⽼⿏杏仁核中发现疼痛抑制中⼼01 SARS治愈者的抗体或可抑制新冠病毒近期发表在《⾃然》杂志的⼀项研究发现,2003年⾮典(SARS)康复者体内的⼀种抗体,可以有效地抑制引发新冠肺炎流⾏的新冠病毒(SARS-CoV-2),产⽣中和效应。
这⼀抗体被命名为S309,是从SARS康复者的记忆B细胞中鉴定出来的⼀种单克隆抗体(以下简称单抗)。
记忆B细胞是⼀种⼈体免疫细胞,它是在抗原⾸次⼊侵机体时产⽣的。
这类细胞寿命很长,有的可以终⾝存在。
它们能“记住”抗原的特征,在抗原再次⼊侵时,能够及时发现并调动免疫系统消灭抗原。
此项研究中,从SARS康复者的记忆B细胞中提取出了数个单抗,S309就是其中之⼀,它能靶向新冠病毒表⾯的棘突蛋⽩(spike protein,⼜称为S蛋⽩)。
棘突蛋⽩与⼈体的⾎管紧张素转换酶2(ACE2)具有⾼亲和⼒,是新冠病毒进⼊⼈体的关键。
新冠病毒和SARS同属冠状病毒中的sarbecovirus亚属,棘突蛋⽩有80%的氨基酸序列相同。
因此,这种抗体虽是针对SARS产⽣的,对新冠病毒也⼀样管⽤。
在体外实验中,S309可以有效地中和新冠病毒和SARS假病毒,还可通过结合S蛋⽩来鉴定出真正的SARS-CoV-2病毒(图)。
其中,S309对SARS的半抑制浓度(IC50)值在120~180 ng/ml之间,对新冠病毒的IC50值为79 ng/ml。
也就是说,79 ng/ml的S309,即可对新冠病毒的抑制程度达到50%。
从SARS康复者的记忆B细胞中提取出了数个单抗的中和作⽤图⽚来源:[1]此外,研究还发现,包含S309抗体以及其他抗体的混合物能够进⼀步增强其对新冠病毒的中和作⽤。
武大专家稻米中提取手术常用药物血清白蛋白09-11-25 07:48汉网消息(记者杨佳峰通讯员王怀民)外科手术常用药物人血清白蛋白,由于需要从人血中提取,价格昂贵。
现在,专家可以从稻米中提取人血清白蛋白,从而大幅降低药物价格。
这项技术由武大专家经过4年研究首创,利用该技术,从1亩水稻中可提取2公斤人血清白蛋白。
据了解,这项名为“水稻胚乳细胞生物反应器技术平台及其应用”的国家“863”项目,日前刚刚通过专家鉴定。
该项研究课题组负责人、武汉大学生科院杨代常教授告诉记者,该技术通俗来讲,就是将人的基因通过水稻来表达,然后从水稻中提取带有人类生物特性的人血清白蛋白,500亩水稻大约可提取1000公斤人血清白蛋白。
以中国工程院院士、中国农业大学教授李宁等为首的专家组认为,该技术使传统的蛋白药物的工业发酵生产方式变为农业生产方式生产,在蛋白药物生产方式上产生重大变革,具有极高的推广价值和应用前景,可以产生巨大的经济和社会效应。
目前,我国人血清白蛋白每年临床需要110~120吨,因血浆供应不足,人血清白蛋白市场缺口高达60吨至80吨。
人血清白蛋白在临床上主要用于治疗因失血、烧伤、烫伤、整形外科手术及脑损伤引起的低蛋白血症以及肝硬化、肾水肿等疾病。
协和医院血液科夏凌辉教授称,目前人血清白蛋白完全从人的血浆中提取,因此价格昂贵,现在100克进口人血清白蛋白的价格至少为400元,国产的300元以上。
杨代常教授透露,高纯度的重组人血清白蛋白质量超过国际同类产品,开始进入国际工业试剂市场,可望再经4~5年的努力,使重组人血清白蛋白进入医药市场。
一种从水稻种子中提取重组人血清白蛋白的方法申请号/专利号:201010597544本发明提供了一种从转基因水稻中提取重组人血清白蛋白的方法,包括步骤:1)将含有重组人血清白蛋白的稻米研磨至80-120目,与提取缓冲液按1∶5混合,在55~60℃提取1~3小时,得混合物I;所述提取缓冲液包含10~30mM磷酸盐缓冲液、10~20mM醋酸钠、15~30mM硫酸铵与5~20mM辛酸钠,其pH为6.5~8;2)将混合物I的pH调节至4.0~4.5,室温沉淀3~12小时,得混合物II;3)过滤混合物II,收集滤液,获得含有高浓度重组人血清白蛋白的溶液。
能量代谢在射血分数保留心力衰竭中的研究进展目录1. 内容综述 (2)1.1 心力衰竭概述 (3)1.2 射血分数保留心力衰竭的特点 (4)1.3 能量代谢的重要性 (5)2. 能量代谢的基本概念 (5)2.1 氧化磷酸化和糖酵解 (6)2.2 ATP的生成和利用 (8)2.3 脂肪酸氧化和氨基酸代谢 (9)3. HFpEF的能量代谢特点 (10)3.1 糖酵解和氧化磷酸化失衡 (11)3.2 脂肪酸代谢的调节 (12)3.3 氨基酸代谢的改变 (14)4. 影响HFpEF能量代谢的因素 (14)4.1 心室肥厚和纤维化 (15)4.2 胰岛素抵抗和代谢综合征 (16)4.3 氧化应激和炎症 (18)5. 研究表明的能量代谢机制 (18)5.1 心脏组织能量消耗增加 (19)5.2 微血管功能障碍 (20)5.3 骨骼肌和脂肪组织的改变 (21)6. 能量代谢在HFpEF中的作用 (23)6.1 对心脏收缩力的影响 (24)6.2 对左室射血分数的调节 (25)6.3 对循环和电解质稳态的影响 (27)7. 能量代谢与HFpEF治疗的潜力 (29)7.1 靶向能量代谢治疗的策略 (29)7.2 抗炎和抗纤维化的药物治疗 (30)7.3 生活方式干预和能量代谢 (32)8. 未来研究方向 (33)8.1 分子和细胞水平的代谢研究 (34)8.2 利用代谢组学和蛋白质组学技术 (35)8.3 新型治疗靶点和药物的发现 (37)1. 内容综述射血分数保留心力衰竭是一种常见的心力衰竭类型,主要表现为心脏泵血功能受损,射血分数正常或轻度下降,而伴随明显的呼吸困难、疲劳等临床症状。
随着医学研究的深入,能量代谢在射血分数保留心力衰竭中的重要作用逐渐受到关注。
本文将对其研究进展进行综述。
能量代谢与射血分数保留心力衰竭的关系:能量代谢是维持心脏功能的重要基础。
在射血分数保留心力衰竭中,心肌细胞的能量代谢发生异常改变,如线粒体功能障碍、脂肪酸氧化异常等。
奥斯卡深度血液蛋白质组学概述说明以及解释1. 引言1.1 概述奥斯卡深度血液蛋白质组学是一项新兴的生物技术,它的发展使得我们能够更加全面地了解和研究人体血液中的蛋白质组成。
随着生物医学研究和临床实践的不断深入,对于血液蛋白质的准确鉴定和定量分析需求日益增长。
奥斯卡深度血液蛋白质组学方法通过结合高通量质谱技术和生物信息学分析手段,可以快速、高效地鉴定和定量分析复杂的蛋白质组。
1.2 文章结构本文将首先介绍奥斯卡深度蛋白质组学的基本原理和技术流程。
然后,将详细说明样本选择和处理方法,包括采集血液样本、前处理等步骤。
接下来,我们将重点探讨数据解析与分析策略,包括数据库搜索、差异表达分析等内容。
在第四部分中,我们将解释奥斯卡深度血液蛋白质组学在生物医学研究、临床应用以及药物研发和个体化医疗领域的应用前景、潜力和挑战。
最后,我们将总结主要观点和结果,并展望奥斯卡深度血液蛋白质组学的未来发展方向,同时还会探讨相关研究的限制和推动因素。
1.3 目的本文的目的是全面介绍和解释奥斯卡深度血液蛋白质组学的基本原理、技术流程以及在不同领域的应用前景。
通过本文的阐述,读者将能够了解该技术在蛋白质组学领域中的重要性,并对其在生物医学研究、临床实践以及药物研发和个体化医疗方面发挥的作用有更深入的认识。
此外,文章还将指出目前该技术面临的挑战,并展望未来奥斯卡深度血液蛋白质组学发展所需突破点。
2. 奥斯卡深度血液蛋白质组学2.1 什么是深度蛋白质组学深度蛋白质组学是一种高通量的蛋白质鉴定和定量方法,通过高分辨率的质谱技术对复杂的生物样本进行全面而深入的分析。
与传统的蛋白质组学方法相比,深度蛋白质组学能够更全面地识别和定量不同样本中存在的蛋白质,并提供更多关于这些蛋白质性质和功能的信息。
2.2 血液蛋白质组学的意义血液中包含着丰富多样的蛋白质,其中包括了很多与疾病相关的标志性分子。
通过血液蛋白质组学分析,可以发现和研究与疾病有关的各种生物标记物,从而实现早期诊断、治疗效果监测和个体化医疗等方面的突破。
这之前是“妄想”!Science:利用SOMAmer技术实现血清蛋白质组的高通量检测
原创2018-08-08 订阅号APExBIO
SOMAmer技术可以说是蛋白质组学检测的顶级技术,本文介绍了国际著名期刊《Science》利用该技术进行的研究,并为大家具体介绍了什么是SOMAmer,利用SOMAmer进行蛋白质检测的步骤,以及SOMAmer 的修饰。
蛋白质,人体中有很多很多种,有的浓度非常高、有的非常低。
这些蛋白质反映了人体的健康状况,受所处的环境、摄取的食物、服用的药物等影响,血液里的蛋白每2小时就会发生变化。
很多研究人员积极研发蛋白质的检测技术。
但是,蛋白质组学分析技术异常复杂,想要高效检测蛋白质很难,而高通量检测简直就是“妄想”,因此一直没有人研发出高效准确的快速检测手段。
然而,来自美国科罗拉多州波尔得的SomaLogic公司潜心研发二十多年,开发出了能够量化蛋白质的突破性检测专利平台——SOMAscan。
它能够测定成千上万种蛋白质,并且能够随着时间的推移在不同疾病情况下测量人体内的蛋白质。
该技术同时实现了检测技术快速化、规模化、高通量和低成本效益,是目前世界上其他公司所无法比拟的,也使得从学术界到商界的研究人员,都能像测量核酸一样简单地测量蛋白质。
图SomaLogic公司的logo。
Logo的灵感来自SOMAmer的第一个解析晶体结构,其结合其靶蛋白,特别是PDGF(血小板衍生生长因子)。
SOMAmer中的一个修饰核苷酸中的六角形苄基插入PDGF蛋白的口袋中。
蛋白组学分析平台SOMAscan是利用了一个称为“SOMAmer”的东西,英文全称是Slow-Off rate Modified Aptamer——慢速率修饰的蛋白质适体。
它能够与不同的蛋白质进行紧密结合。
SomaLogic公司利用该技术已成功分析超过15万个样本(单份样本测定达5000种蛋白),涵盖50种疾病或病症。
SOMAmer可谓是划时代的创举!近日,国际顶级期刊《Science》报道了一篇利用该公司的SOMAmer技术检测了人体血清中4,137种蛋白质的论文。
这是一项对65岁以上深度表型和基因型受试者的前瞻性研究。
揭示了血清蛋白质组与人体过去、现在甚至未来的心血管和代谢疾病状态之间的相关性。
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Science 03 Aug 2018
人血清中含有由组织和细胞合成的动态蛋白质通量。
分泌蛋白组是复杂的,可能占有所有蛋白质的15%或更多。
分泌的蛋白质和循环的血细胞通过细胞间通讯、免疫反应、血管和内皮细胞功能、组织重塑、液体交换和营养物质同化来介导机体的稳态。
血清蛋白和其他循环因子可以直接调节复杂的过程,例如衰老和常见慢性疾病的发展。
与单基因疾病相反,复杂的疾病不是由单独作用的蛋白质引起的,而可能是由遗传和环境扰动引起的高度相互作用的蛋白质网络引起的,并最终驱动生理状态来控制疾病。
由于血液介导非相邻组织之间的协调,因此了解这种调节是否以及如何通过血清蛋白及其网络发生是最有意义的。
迄今为止,蛋白质组学分析技术的局限性阻碍了在大量人群中进行血清蛋白的高通量检测和定量。
基于慢速率修饰的蛋白质适体(SOMAmer)的技术已经成为具有高样品通量和检测灵敏度的蛋白质组学分析平台。
该篇Science论文的研究团队来自冰岛心脏协会,设计了SOMAmer的扩展版本,以覆盖已知或预测的在细胞外环境中发现的蛋白质,包括预测的单通道和某些多通道跨膜蛋白的细胞外结构域。
因此形成了一个有5,034个SOMAmer的更新阵列,其中4,783个适体识别4,137个人类蛋白质,即一些蛋白质被多于一个的靶标靶向,而其余蛋白质识别非人类靶标。
一共有5,457名受试者,65岁以上,冰岛人。
在这65岁以上的5,457名冰岛人的血清中测量了4,137种蛋白质。
发现蛋白质之间的成对相关性随着个体的不同而变化。
使用加权基因-基因共表达分析对血清蛋白质网络进行鉴定和表征,揭示了27种不同的血清蛋白网络模块,其中许多与心血管和代谢疾病状态以及总体存活率相关。
共调节网络描述的功能关系可以反映包括蛋白质在内的物质之间的物理和非物理相互作用。
进一步分析发现蛋白质模块由顺式和反式作用的遗传变异体控制,即遗传变异体影响血清蛋白的水平; 在许多情况下,这也与复杂疾病有关。
图血清蛋白质网络结构。
分层聚类树状图,揭示27个血清蛋白质模块。
在大型良好表征的老年人群中进行深度蛋白质分析,揭示了人血清蛋白质组的高阶拓扑结构和模块性。
使用的研究队列是基于人群的,因此包含患有各种疾病和并发症的供体和非患病供体。
因此,蛋白质之间的关系是整个人群的共性。
血清蛋白质
网络的结构特征类似于在实体组织中构建的调节网络,包括中枢(hub)蛋白质与疾病的关联。
然而,将顺式-反式蛋白质对和同源蛋白质模块与基因表达数据和源自实体组织的共表达网络进行比较,显示血清蛋白质网络部分地通过系统性跨组织调节产生。
这些数据显示,血清蛋白质组可能是一种丰富且易于获取的物质,用于开发疾病和疾病反应的生物标志物。
因此,血清蛋白的协调变化可能为人类疾病中的靶标和生物标记物鉴定提供巨大的潜力和机会。
讲到这里,很多读者不免更加好奇这个SOMAmer究竟是什么?这个适体是寡核苷酸配体,通常长度为15-60个碱基。
它通过构象识别与目标靶标结合,与核酸的标准识别机制相反:碱基与另一条核酸链的氢键结合。
寡核苷酸通常为线性序列,但实际上它们可以折叠成特定的构象。
正是这些形状允许适体与其目标之间的锁定和紧密结合。
优异的适体具备以下【优势】:
a.直接合成;
b.易于修饰以增加对内切核酸酶的抗性;
c.有利的毒性特征;
d.比单克隆抗体更稳定;
e.可用作治疗剂;
f.高度具体,可以区分密切相关的蛋白质。
利用SOMAmer检测蛋白的过程:
1. 定义目标分子。
(目标分子可以是蛋白质,小分子或超分子结构。
)
2. 创建随机寡核苷酸(~1×1015寡核苷酸)的“文库”。
DNA的随机库通常在每个寡核苷酸的末端具有引物结合位点,并且在它们之间具有摆动碱基。
这提供了一种有效的方法来发现和PCR扩增结合靶分子的寡核苷酸。
3. 将寡核苷酸“文库”暴露于靶分子。
文库中的一些寡核苷酸将与靶标结合,然后被认为是适体。
4. 将非结合寡核苷酸与结合寡核苷酸分离。
结合的那些被扩增,然后经过几个额外的选择循环。
5. 通过该过程,高亲和力结合分子的数量从数万亿减少到少数。
6. 使用修饰的核苷酸来分离,测序和改良单个适体。
这些类型的修饰增加了适体的稳定性并使其对内切核酸酶降解更具抵抗力。
已有七种不同的修饰核苷酸文库用于合成适体,包括2NapdU,2NEdU,BndU,NapdU,PEdU,PPdU和TrpdU。
SomaLogic公司,是使用5-Bromo-2'-deoxyuridine-5'-Triphosphate (Br-dU)残基代替标准胸苷。
除了构象结合之外,在适体的Br-dU残基和靶标上的酪氨酸氨基酸之间也存在共价键。
将Br-dU寡核苷酸暴露于辐射,具有正确构象的寡核苷酸将共价交联至靶分子上的特定位点。
那些不交联的被洗掉,而剩下的那些通过PCR 扩增。
将这些光适体(photoaptamers)放入阵列中,以便同时测试大量蛋白质。