利用細(xì)胞表面特異性受體及蛋白標(biāo)志物，識別并捕捉特定組織及特定生理病理狀態(tài)下的細(xì)胞，對于疾病診斷、靶向治療都有非常重要的意義。糖蛋白及糖結(jié)合蛋白作為細(xì)胞-細(xì)胞、細(xì)胞-微環(huán)境相互作用的重要媒介，隨著糖組學(xué)的發(fā)展，其重要性也日益受到重視。
針對現(xiàn)有化學(xué)糖生物學(xué)檢測手段技術(shù)繁復(fù)、耗時(shí)長、成本高的技術(shù)缺陷，中國科學(xué)院上海藥物研究所的研究人員創(chuàng)新發(fā)展了“帶電的糖”系列分子探針，將具備高電化學(xué)活性的醌類基團(tuán)與糖類偶聯(lián)，并應(yīng)用有序分子自組裝手段構(gòu)建了可在分子水平選擇性識別凝集素的糖醌金電極單分子層（J. Am. Chem. Soc. 2011, 133:3649）；進(jìn)一步應(yīng)用高效的點(diǎn)擊化學(xué)手段將半乳糖與蒽醌基團(tuán)偶聯(lián)，并使用更為經(jīng)濟(jì)、制備簡易，且具備優(yōu)異電學(xué)性能的石墨烯材料組成可攜式工作電極，通過蒽醌與石墨烯的π-堆疊有序自組裝構(gòu)建了含有蒽醌電化學(xué)信號的探針體系，實(shí)現(xiàn)了對表達(dá)ASGPr（脫唾液酸糖蛋白受體）的肝癌活細(xì)胞的靈敏捕捉，并驗(yàn)證了當(dāng)ASGPr被基因敲除后，相應(yīng)電化學(xué)感應(yīng)信號明顯削弱（Sci. Rep. 2013, 3: 2293）。
在此基礎(chǔ)上，研究人員在糖蒽醌骨架上通過點(diǎn)擊化學(xué)引入了芘作為更為牢固的石墨烯結(jié)合基團(tuán)，使糖基蒽醌可更為靈活地排布于電極表面，優(yōu)化與細(xì)胞表面受體的識別能力。通過這一體系，優(yōu)化和拓展了對于不同細(xì)胞受體表達(dá)量的實(shí)時(shí)探測。引入芘的半乳糖-石墨烯電極可高效、特異地捕捉特異性表達(dá)ASGPr的肝癌hepG2活細(xì)胞。此外甘露糖覆蓋的電極可對經(jīng)IL-4刺激單核細(xì)胞RAW264.7誘導(dǎo)分化的M2型巨噬細(xì)胞（高表達(dá)特異性表面凝集素標(biāo)志物甘露糖受體MR）產(chǎn)生顯著電化學(xué)信號變化，而對不表達(dá)甘露糖受體的M1型巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞及肝、子宮頸及結(jié)腸等組織來源對照細(xì)胞（HepG2, Hela, HCT116）不產(chǎn)生響應(yīng)信號。此項(xiàng)研究成果發(fā)表于英國皇家化學(xué)會(huì)最新一期的Chemical Science（2015, 6:1996）。
上述系統(tǒng)工作為糖與受體蛋白的細(xì)胞水平探測提供了高效電化學(xué)工具。
研究工作由上海藥物所研究員李佳、臧奕與華東理工大學(xué)長江學(xué)者龍億濤及副研究員賀曉鵬合作完成。項(xiàng)目獲得了“973”計(jì)劃、國家基金委創(chuàng)新群體、國家自然科學(xué)杰出青年基金及上海市科委等資助。
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