在医学的浩瀚星空中,神经退行性疾病无疑是最为神秘且令人揪心的领域之一。这类疾病,如同潜伏在大脑深处的“隐形杀手”,悄无声息地侵蚀着患者的神经细胞,引发了一系列令人无奈的症状,从记忆衰退到运动功能障碍,从认知能力下降到情绪失控,每一个症状都像一把利刃,切割着患者及其家人的生活。
目前神经退行性疾病 (NDDs) 包括阿尔茨海默病 (AD) 、帕金森病 (PD) 、肌萎缩侧索硬化症 (ALS) 以及亨廷顿病 (HD) 。这类疾病的共同特点是错误折叠的蛋白质在神经细胞中异常聚集,导致神经元功能丧失甚至死亡。
其中亨廷顿病因单基因显性遗传的特性尤为特殊,作为神经退行性疾病家族中的“典型代表”,更是以其独特的遗传性和毁灭性的病程,让无数家庭陷入了绝望的深渊。患者因基因突变产生突变亨廷顿蛋白 (mHtt) ,其 N 端多聚谷氨酰胺 (polyQ) 片段形成不可溶的聚集体,患者会逐渐出现不自主运动、认知障碍、精神行为问题,甚至体重持续下降,通常在确诊后仅能存活 15-20 年,且目前尚无根治手段,现有药物仅能缓解部分症状。所以早期诊断和精准量化 mHtt 蛋白成为延缓病情的关键突破口。传统检测方法(如免疫组化、滤膜捕获)存在灵敏度低、操作繁琐、无法动态监测蛋白形态变化等局限,严重制约了疾病机制研究和药物开发。
亨廷顿蛋白 (mHtt) 的可溶性单体与聚集态纤维在疾病进展中此消彼长:
可溶性 mHtt:早期可能具有毒性,促进神经元损伤;
聚集态 mHtt:形成包涵体,但毒性作用仍存争议。
传统技术难以精准区分这两种形态,更无法在微量样本中同时定量分析,导致关键病理机制长期成谜。
TR-FRET 技术基于荧光共振能量转移 (Förster Resonance Energy Transfer, FRET) ,通过标记抗体对来检测抗原。该方法利用稀土离子荧光团供体和受体荧光团之间的能量转移,当供体和受体标记的抗体同时结合抗原时,会产生特定的 TR-FRET 信号。该技术具有高灵敏度、特异性、快速、使用小体积样本和多重检测潜力。
抗体选择和基于 TR-FRET 技术的原理方法
可溶性 mHtt 检测:文章使用 2B7 和 MW1 抗体对,针对 mHtt 的 N 端表位。MW1 特异性识别扩展的 polyQ 序列,当 mHtt 聚集时,该表位被掩盖,导致 TR-FRET 信号丢失。
聚集性 mHtt 检测:文章使用 4C9 和 MW8 抗体对,这些抗体能够特异性识别 mHtt 聚集物,即使在聚集物中,抗体也能找到多个结合位点,从而产生 TR-FRET 信号。单个抗体结合多个重复表位,通过双标记产生特异性信号。这种设计巧妙规避了传统方法中表位遮蔽的难题,如同为蛋白动态装上“实时监控探头”。
一步同时检测:在 5 微升样本中,同步定量可溶性与聚集态 mHtt;
超高灵敏度:精准识别低至 300 kDa 的可溶性片段与 950 kDa 的聚集态复合物;
动态追踪:揭示疾病进程中可溶性 mHtt 减少与聚集态增加的负相关关系。
在亨廷顿小鼠模型中,发现小脑与海马的聚集速率低于纹状体,提示脑区特异性病理差异;
睾丸等高增殖组织中,可溶性 mHtt 含量高却无聚集,挑战了“聚集即毒性”的传统观点;
为开发靶向可溶性 mHtt 或抑制聚集的治疗策略提供关键工具。
TR-FRET 技术的核心离不开高性能酶标仪的支持,MD 的 SpectraMax iD5 具有 6 功能,包括荧光、发光、光吸收等基本检测功能外,也支持共振能量转移技术,如 FRET、TR-FRET、BRET1、BRET2、NanoBRET,Western Blot 等。仪器的其独特优势在于:
多通道检测:同步读取不同荧光信号,避免交叉干扰;
超微量分析:仅需微升级样本,降低实验成本;
自动化兼容:无缝衔接高通量平台,加速药物研发进程。
对于科研人员而言,这项技术不仅是解密退行性疾病的“钥匙”,更是推动精准医疗落地的利器。未来,TR-FRET 或将成为阿尔茨海默症、帕金森病等蛋白聚集疾病研究的标配工具。
亨廷顿的研究突破,彰显了技术创新对生命科学的深远影响。TR-FRET 技术以其灵敏、高效、多维分析的特性,为退行性疾病机制研究与治疗开发开辟了新路径。或许在不久的将来,我们不仅能“看见”蛋白的异常聚集,更能通过精准干预,按下疾病进展的“暂停键”。
参考文献
Barbara Baldo,1,4 Paolo Paganetti,1,4,5 Stephan Grueninger,1 David Marcellin,1 Linda S. Kaltenbach,2 Donald C. Lo,2 Martin Semmelroth,1 Andjelija Zivanovic,1 Dorothe´ e Abramowski,1 Donna Smith,3 Gregor P. Lotz,1 Gillian P. Bates,3and Andreas Weiss*
Chemistry & Biology 19, 264–275, TR-FRET-Based Duplex Immunoassay Reveals an Inverse Correlation of Soluble and Aggregated Mutant huntingtin in Huntington's Disease
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