Angew Chem:新型化學探針幫助看見大腦免疫細胞

2021-01-09 生物谷

2019年5月4日訊 /生物谷BIOON /——韓國和新加坡的研究人員首次開發出一種化學探針，可以對活體動物大腦中的一種名為小膠質細胞的免疫細胞進行實時成像。這項發現由韓國浦項科技大學基礎科學研究所(IBS)和新加坡生物成像聯盟(SBIC)和新加坡科學、技術和研究機構(A*STAR)的新加坡免疫網絡(SIgN)領導；此外，新加坡杜克大學-新加坡國立大學醫學院(Duke-NUS Medical School) 進行了關鍵的成像研究以幫助科學家了解大腦疾病的發展，如中風，自閉症，阿爾茨海默氏症和帕金森病。


圖片來源：http://cn.bing.com

小膠質細胞是大腦中主要的免疫細胞。雖然小膠質細胞在一個世紀前就被發現，但直到最近研究人員才發現它們在各種神經系統疾病的發展中發揮著重要作用。這些發現得益於分離這些細胞的技術的進步，以及從小膠質細胞譜系中表達螢光蛋白的轉基因小動物系統，從而使光學顯微鏡能夠實時成像。然而，研究人類和靈長類動物的小膠質細胞是極其困難的。

能夠撇開大腦中的其他細胞來單獨研究小膠質細胞對於理解大腦發育和疾病是至關重要的。雖然研究人員已經開發了一些生物化學標記和分子成像工具來研究這些特化細胞，但目前還沒有任何方法能夠在活體大腦中的細胞水平觀察小膠質細胞，而這與臨床更相關。

這項新研究是兩個實驗室的合作研究：IBS副主任的Young-Tae Chang教授（同時也在A*STAR's SBIC任職）和Duke-NUS助理教授Hyunsoo Shawn Je。研究人員從潛在探針庫中篩選出了小膠質細胞的螢光標記物。隨後，研究人員進行了大量體內外研究，以證明其中一種名為CDr20的探針確實能夠在活細胞中標記小膠質細胞。研究人員用免疫螢光法檢測了小膠質細胞的選擇性染色。然後，研究人員利用敲除細胞系來鑑定了小膠質細胞中存在的、「開啟」探針螢光的酶。

Chang教授解釋說：「通過深入的結構-活性關係研究，我們開發了一種高性能的螢光化學探針CDr20，它可以在體內和體外觀察小膠質細胞。利用基因組水平的CRISPR-Cas9敲除篩選，我們發現Ugt1a7c是CDr20的功能靶蛋白，可以通過酶解葡萄糖醛酸反應激活小膠質細胞中的CDr20螢光信號。我們的探針還可以標記人類和靈長類動物來源的小膠質細胞，因此這將對研究高等哺乳動物的小膠質細胞功能非常有用。」

作者表示他們將繼續改進CDr20的功能和使用程序。此外，Chang實驗室正在篩選只標記活化小膠質細胞的新分子，而科學家們懷疑活化的小膠質細胞在神經退行性疾病的神經炎症中發揮重要作用。（生物谷Bioon.com）

參考資料：

Kim B et al. Visualizing microglia with a fluorescence turn-on Ugt1a7c substrate. Angewandte Chemie.DOI： https://doi.org/10.1002/anie.201903058

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