葛瑛Nature发文：纳米颗粒从血液捕获心脏疾病生物标志物
分析测试百科网讯 2020年8月6日，威斯康辛大学麦迪逊分校细胞与再生生物系及化学系葛瑛教授团队和化学系金松（Song Jin）教授团队合作的最新研究成果“Nanoproteomics enables proteoform-resolved analysis of low-abundance proteins in human serum”发表于自然子刊《自然•通讯》（Nature Communications），该研究开发了一种将粘性纳米颗粒与高精度蛋白质测量相结合的方法，以捕获和分析心脏病的常见标记物，以揭示以前难以获得的细节。
威斯康辛大学麦迪逊分校细胞与再生生物系及化学系 葛瑛教授
新方法称为纳米蛋白质组学，可有效捕获和测量各种形式的蛋白质心肌肌钙蛋白I或cTnI，cTnI是目前用于帮助诊断心脏病和其他心脏病的心脏损伤的生物标志物。有效地测试cTnI变异可能有一天为医生提供更好的诊断心脏病的能力，心脏病是美国的主要死亡原因。
用于捕获cTnI的表面功能化纳米颗粒（NP）的设计和表征
目前，医生们使用一种称为ELISA的基于抗体的测试来帮助根据患者血样中cTnI水平升高来诊断心脏病。虽然ELISA测试敏感，患者可以在血液中高水平的cTnI，而不必心脏疾病，这可能会导致昂贵的和不必要的治疗病人。
像cTnI这样的血液中低浓度蛋白质的测量是一个经典的“针刺大海捞针”问题。罕见的，有意义的疾病生物标志物被血液中常见且诊断上无用的蛋白质完全淹没。当前的方法使用抗体来富集和捕获复杂样品中的蛋白质以鉴定和定量蛋白质。但是抗体价格昂贵，批次之间存在差异，并且可能产生不一致的结果。
为了捕获cTnI并克服了抗体的某些局限性，研究人员设计了磁铁矿的纳米颗粒，这是一种磁性形式的氧化铁，并将其与13个氨基酸长的肽相连，该肽被设计成与cTnI特异性结合。肽锁存在血液样本中的cTnI上，可以使用磁铁将纳米颗粒收集在一起。纳米颗粒和多肽很容易在实验室中制备，使其便宜且稳定。
使用纳米颗粒，研究人员能够有效地富集人类心脏组织和血液样本中的cTnI。然后，他们使用了先进的质谱分析技术，该技术可以通过质量区分不同的蛋白质，不仅可以准确测量cTnI，还可以评估蛋白质的各种修饰形式。
像许多蛋白质一样，cTnI可以被人体修饰，这取决于潜在疾病或环境变化等因素。对于cTnI，机体会添加各种数量的磷酸基团，这些小分子标签可能会改变cTnI的功能。这些变化非常微妙，难以追踪。
研究决定测试是否可以区分患者血液样本中发现的各种形式的cTnI。他们用来自正常，患病或死去的供体心脏的蛋白质加标血清。然后他们使用其纳米颗粒捕获cTnI，并使用质谱法测量了蛋白质。
如希望的那样，科学家们可以观察到每种心脏组织中普遍存在的cTnI类型的不同模式。例如，健康的心脏往往带有大量附有多个磷酸盐基团的cTnI，而患病的心脏的cTnI磷酸盐含量较少，而验尸后的心脏将cTnI分解成碎片。
尽管这仍是一项概念验证研究，仍需要进行更多研究，但正是这种将cTnI变异模式与心脏健康联系起来的能力，研究人员希望有一天能够提供一种新的诊断工具来帮助患者适应疾病。怀疑患有心脏病的医院。研究人员已经通过威斯康星州校友研究基金会提交了一项有关新技术的ZL申请。
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