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浙江科学家为蛋白质打造“高清地图”

  本报讯  11月12日,西湖大学科学家团队在《自然》杂志发表的研究,带来了一个突破性的解决方案——原位膨胀成像蛋白质组学技术(iPEX)。这项技术如同一张蛋白质的“高清全景地图”,让我们得以在微观世界中,同时看清成百上千种蛋白质的精确分布,这将为人类探索疾病机制提供了全新工具。

  蛋白质是生命活动的“执行者”,它的空间分布是理解细胞功能、组织架构与疾病发生的关键。近年来兴起的空间蛋白质组学,正是一种能“看清”蛋白质在生物组织中具体位置的技术。但长期以来,各类主流空间蛋白质组学技术始终面临着不同困境:要么能看到的蛋白质少,要么较难还原完整的蛋白质全景空间位置,要么看不清蛋白质。

  iPEX技术的精妙之处,在于将物理膨胀与化学检测完美融合。整个过程如同为细胞世界制作一幅精心绘制的立体地图:

  首先,研究人员使用特殊的“分子胶水”(NSA试剂)将蛋白质原位锚定,确保这些微小的目标不会在后续步骤中“移动位置”。

  接着,通过水凝胶技术让组织样本在三维空间均匀膨胀3~7倍。这相当于把一张模糊的图片放大后依然保持清晰,使紧密排列的蛋白质“拉开距离”。

  然后,团队利用膨胀后蛋白质链更加舒展的特性,大幅提升了酶解效率。就像整理一团乱麻后更容易找到线头,这个过程让蛋白质更容易被“剪裁”成适合检测的片段。

  最后,自主开发的计算流程对海量数据进行智能解析,自动识别蛋白质信号、重构组织结构,并找出那些总是在同一区域出现的蛋白质“工作伙伴”。

  为验证这项技术的潜力,团队在多个生物系统中展开了测试。比如在小鼠小脑、小鼠肠道、人源脑类器官、小鼠肝脏组织等样本中展开的测试证明,无论检测组织是软是硬、是否含空腔(即内部“中空”),iPEX的检测灵敏度比传统方法提升10~100倍,空间分辨率达到1~5微米,单次实验即可识别600~1500种蛋白质。  林辰辰  张弛