超灵敏生物编码SERS免疫测定法用于追踪干细胞分化过程中单个细胞内分子调控因子Mfn2的表达

《Analytical Chemistry》：Ultrasensitive Biocoded SERS Immunoassay for Tracing Molecular Gatekeeper Mfn2 Expression within Single Cells during Stem Cell Differentiation

Mfn2在电刺激诱导的DPSC分化过程中表达下调，SERS纳米探针通过间隙等离子体“热点”增强检测灵敏度，实现单细胞水平Mnfn2的宽线性范围（0.5-5μg/mL）检测。

　　

线粒体融合蛋白2（Mfn2）作为线粒体中的分子守门人，在调节线粒体形态和功能方面起着至关重要的作用，进而影响细胞行为。然而，在单细胞水平上对低丰度Mfn2进行超灵敏和原位测量仍然是一个挑战，尤其是在外部应力作用下。本文利用表面增强拉曼光谱（SERS）作为检测模式，开发了一种超灵敏且具有“开启”功能的免疫测定平台，用于分析牙髓干细胞（DPSC）分化过程中Mfn2的表达情况。在该系统中，通过由AuNPs和AgNPs组成的生物编码SERS纳米探针与Mfn2亲和结合后产生的等离子体“热点”，显著提高了Mfn2的检测灵敏度。所开发的SERS免疫测定方法对Mfn2的检测范围为0.5 ng/mL至5 μg/mL，显示出良好的线性关系。值得注意的是，与Mfn2反应的生物编码等离子体纳米探针能够在单细胞内自组装形成SERS免疫测定生物传感器，从而能够灵敏地检测电脉冲刺激（EIS）诱导的DPSC分化过程中Mfn2的表达变化。机制研究表明，在EIS诱导的分化过程中，DPSC中的Mfn2表达明显下调。这项研究在单细胞水平上揭示了Mfn2在EIS过程中对DPSC分化具有此前未知的作用。所开发的SERS免疫测定传感平台对于与Mfn2相关的疾病早期诊断具有广阔的应用前景。