分泌组频频登上杂志?如何研究快来了解一下

【字体: 时间:2021年05月19日 来源:生物通

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  分泌组(secretome)几乎参与了所有的生理、发育和病理过程。它包括许多不同类型的分泌蛋白,含有蛋白质组中近30%的成分。研究人员通常会研究一部分的分泌蛋白,以探索它们在健康和疾病状况下的功能。

  

分泌组(secretome)几乎参与了所有的生理、发育和病理过程。它包括许多不同类型的分泌蛋白,含有蛋白质组中近30%的成分。研究人员通常会研究一部分的分泌蛋白,以探索它们在健康和疾病状况下的功能。尽管分泌蛋白可以通过大多数免疫检测技术轻松检测到,但对于分泌组研究而言,主要的挑战在于蛋白质丰度的动态范围广以及蛋白质的数量多。

抗体芯片可以高度特异性地检测同一样本中的低丰度和高丰度蛋白,因此被广泛用于分泌组研究。此外,人们可以根据关键生理过程的重要性来预先选择分析物组合,故与其他技术相比,抗体芯片可提供更深入的见解。在此,我们将介绍分泌组的概念和功能,以及如何利用抗体芯片来研究它在疾病中的作用,包括COVID-19和癌症。

什么是分泌组?

分泌组这个术语是在2004年首次使用的,由Tjalsma等人提出。他们在研究分泌蛋白在支持细菌存活中的作用时,将其作为一个统称来描述细胞的所有分泌蛋白和分泌机制。2010年,人们对这个定义进行了修订,以反映分泌组组分和周转的流动性。

如今,分泌组被定义为“在任何特定时间和条件下,细胞、组织、器官或生物体通过已知或未知的分泌机制在细胞外空间分泌的蛋白质的总称”。此后,其他术语也在分泌组学领域被广泛使用,包括基质组(matrisome),一组核心的细胞外基质蛋白以及修饰它们的蛋白质;粘附组(adhesome),一组参与细胞间粘附及细胞-基质粘附的蛋白;以及受体组(receptome),也就是细胞受体。

分泌组的功能是什么?

分泌组包含蛋白质组中近30%的成分,对几乎所有的生理、发育和病理过程都是至关重要的。这些过程包括细胞内和细胞间信号传导、细胞迁移和增殖、先天性和适应性免疫以及伤口愈合等。分泌组中的蛋白包括抗体、细胞因子、趋化因子、激素、细胞外基质蛋白、生长因子、凝血因子、粘附分子、蛋白酶和激酶。此外,还有各种各样的分泌组蛋白被鉴定出,其中许多具有关键的生物学功能。

分泌途径是什么?

哺乳动物细胞分泌的蛋白质通常要遵循一定的分泌途径。合成后,由一段短的疏水性N端序列组成的信号肽将这类蛋白质定位到内质网,然后从这里转运到高尔基体。在此,它们被包裹进分泌小泡,然后移动到质膜。当分泌小泡与质膜融合时,蛋白质会通过胞吐作用从细胞中释放出来。蛋白质在分泌过程中会经过各种修饰,比如糖基化、蛋白水解切割、二硫键形成、蛋白折叠以及组装成多聚体,从而发挥其特定功能。

如何研究分泌组?

锚定在细胞膜上的蛋白质需要通过流式细胞术或免疫组化来检测,细胞内的蛋白质则需要通过裂解细胞来检测,相比之下,分泌的蛋白质则相对容易检测。目前常用的方法包括免疫分析(如单分析物ELISA、抗体芯片(多重ELISA)和基于微球的液相芯片)以及质谱分析。

分泌组分析的复杂性会随着需要检测的靶点数量和样本材料的性质而不同。目前通常使用血液、血清和血浆,但也会使用其他样本类型,包括尿液、唾液、痰液、脑脊液、房水和肿瘤间质液。研究人员也会使用培养的细胞、类器官或组织活检液开展体外的分泌组分析,或通过细菌或真菌分泌组分析来开展病原体或微生物组相关研究。

利用抗体芯片来开展分泌组分析

抗体芯片频频出现在文献中,作为研究分泌组的有用工具,这主要是因为抗体带来的灵敏度和特异性。典型的流程是将样本上样到芯片表面,然后测定每个点的信号强度,而实验只需一到两天即可产生数据。质谱分析需要事先去除高丰度蛋白,而固相免疫捕获技术则不需要,因此抗体芯片可实现低丰度靶点的高效检测。

此外,研究人员也可以根据关键生理过程的重要性来预先选择分析物组合,从而实现高度相关的探索。尽管抗体芯片的规模受限于现有抗体的数量,但芯片制造商在不断生产和验证新的抗体试剂来逐步突破这一限制。目前,RayBiotech的抗体芯片可检测3,000多种人类蛋白质。

抗体芯片可用于多种形式的分泌组分析。例如,将正常样本材料与特定疾病状态的材料进行比较,以鉴定可能代表病理状况的异常蛋白质的分泌;或者,对含有或不含有某种药物的细胞培养物进行分泌组对比分析,以确定重要的药物特征。

最近,科学家采用RayBiotech的抗体芯片,表明基于间充质干细胞分泌组的疗法有望治疗关节疾病,也鉴定出肿瘤基质细胞中促进癌症耐药的分泌因子。这些仅仅是抗体芯片的部分应用,更多的应用还有待大家去探索。

(作者:Emma Easthope / 生物通编译)

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