“简单而强大”的技术看见细胞分泌

一个研究团队开发了一种多功能、低成本、适用于任何实验室环境的检测方法，并有可能提供比广泛使用的现有检测方法更全面的细胞分泌的蛋白质研究。

由麦凯维工程学院机械工程与材料科学教授Srikanth Singamaneni和Singamaneni实验室的前博士后学者Anushree Seth领导的研究人员开发了荧光点分析法，并于2022年8月5日在《Cell Reports Methods》杂志上发表了一篇论文。这种高度敏感的检测方法能够在30分钟内观看和测量一个单细胞的蛋白质分泌。

在与华盛顿大学医学院和其他大学的研究人员的合作中，他们发现荧光点分析法是多功能的，低成本的，适用于任何实验室环境，并有潜力提供比广泛使用的现有分析更全面的这些蛋白质。生物医学研究人员希望通过这些分泌的蛋白质来获得细胞间通信、细胞信号传导、激活和炎症等行为的信息，但现有的方法灵敏度有限，处理时间最长可达24小时。

荧光点分析法与现有分析法的不同之处在于，它使用了一种等离子体荧光，一种由Singamaneni的实验室开发的等离子体增强纳米标记，比传统荧光标记的亮度高1.6万倍，信噪比高出近30倍。

Singamaneni说:“等离子体荧光是由金属纳米颗粒组成的，它们充当天线，吸收光线并增强分子荧光团的荧光发射，从而使其成为超亮的纳米颗粒。”

这种超明亮的等离子体荧光发射允许用户看到极少量的分泌蛋白，这是他们在现有的分析中无法做到的，并使用一个定制的算法，使用粒子的数量，或点模式，每簇或斑点，数字测量高分辨率信号。此外，它不需要特殊的设备。Singamaneni和他的合作者于2020年首次在《Nature Biomedical Engineering》上发表了等离子体氟的研究成果。该等离子体荧光技术正在申请专利，由位于圣路易斯的华盛顿大学技术管理办公室授权给Auragent生物科学有限责任公司。

“使用一个简单的荧光显微镜，我们能够同时成像一个细胞以及周围分泌的蛋白质的空间分布，”Seth说，他作为Singamaneni实验室的博士后学者参与了这个项目，并继续作为Auragent生物科学的首席科学家(细胞应用)进行研究。“我们发现了不同细胞类型的有趣分泌模式。该分析还可以同时显示来自单个细胞的两种蛋白质。当多个细胞受到相同的刺激时，我们可以将同时分泌两种蛋白质的细胞与只分泌一种蛋白质或根本不分泌的细胞区分开来。”

为了验证这项技术，研究小组使用了从人类和小鼠细胞(包括感染结核分枝杆菌的免疫细胞)中分泌的蛋白质。

当结核分枝杆菌感染免疫细胞时，这些细胞通过分泌被称为细胞因子的重要免疫蛋白质做出反应。但并不是所有细胞对感染的反应都是一样的。荧光点分析法让我们能够看到群体中的单个细胞对感染的反应——看到哪些细胞在分泌，朝哪个方向分泌。这在旧技术中是不可能的。

Anushree Seth, Ekansh Mittal, Jingyi Luan, Samhitha Kolla, Monty B. Mazer, Hemant Joshi, Rohit Gupta, Priya Rathi, Zheyu Wang, Jeremiah J. Morrissey, Joel D. Ernst, Cynthia Portal-Celhay, Sharon Celeste Morley, Jennifer A. Philips, Srikanth Singamaneni. High-resolution imaging of protein secretion at the single-cell level using plasmon-enhanced FluoroDOT assay. Cell Reports Methods, 2022; 100267