SPRM 200表面等離子體共振顯微鏡的工作原理及應(yīng)用介紹

在生物醫(yī)學(xué)研究中，分子間的相互作用是理解生命現(xiàn)象和疾病機(jī)制的核心。然而，傳統(tǒng)的檢測方法往往存在標(biāo)記干擾、無法實時監(jiān)測、缺乏細(xì)胞環(huán)境真實性等問題。今天，我們來了解一下一款強(qiáng)大的工具——SPRM 200（表面等離子體共振顯微鏡），它正在改變我們對生物分子相互作用的認(rèn)知！

一 SPRM 200：實時、無標(biāo)記的分子互動“顯微鏡”
SPRM 200是一種結(jié)合了光學(xué)成像與表面等離子體共振（SPR）技術(shù)的先進(jìn)設(shè)備，能夠在細(xì)胞水平上直接觀察分子間的結(jié)合與解離過程。它無需對生物分子進(jìn)行熒光或放射性標(biāo)記，避免了標(biāo)記物可能帶來的干擾，同時能夠在接近生理條件的環(huán)境下進(jìn)行實驗，從而獲得更真實、更可靠的生物信息。
 

圖 1 SPRM 200設(shè)備外觀圖

圖 2 育亨賓及其4n衍生物與多種α腎上腺素受體結(jié)合的示意圖。與其它衍生物相比，4n與α2A腎上腺素受體的結(jié)合更為有效

圖 3 （A）4n與過表達(dá)ADRA2A的Chem-1細(xì)胞結(jié)合的結(jié)合數(shù)據(jù)，以及（B）育亨賓與Chem-1細(xì)胞結(jié)合；SPR圖像上的ROI方塊表示檢測到結(jié)合事件的區(qū)域。從每個ROI提取的動力學(xué)結(jié)合參數(shù)匯總形成了4n（C）和育亨賓（D）的解離常數(shù)（KD）直方圖

疾病機(jī)制：深入探究與突破
SPRM 200不僅能夠助力藥物研發(fā)，還能深入探究疾病的發(fā)病機(jī)制。在癌癥免疫治療的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)四環(huán)素類藥物能夠增強(qiáng)T細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的殺傷力。通過SPRM 200，他們進(jìn)一步揭示了這種藥物作用的分子機(jī)制：四環(huán)素類藥物能夠與腫瘤細(xì)胞表面的免疫抑制蛋白Galectin-1結(jié)合，從而阻斷其對T細(xì)胞的抑制作用。實驗結(jié)果顯示，Minocycline與Galectin-1表達(dá)的U251細(xì)胞結(jié)合顯著增強(qiáng)，而與Galectin-1敲除的U251細(xì)胞結(jié)合較弱。^[2]
 

圖 4 米諾環(huán)素與半乳糖凝集素-1二聚體結(jié)合增強(qiáng)抗腫瘤免疫的示意圖

圖 5 米諾環(huán)素與半乳糖凝集素-1結(jié)合的SPRm 200檢測結(jié)果。綠色區(qū)域顯示測量芯片上的腫瘤細(xì)胞（對照組U251和半乳糖凝集素-1敲除U251），紅色區(qū)域顯示米諾環(huán)素與腫瘤細(xì)胞的結(jié)合相互作用

抗體藥物：精準(zhǔn)評估與優(yōu)化
在抗體藥物的研發(fā)中，SPRM 200同樣發(fā)揮著重要作用。它能夠?qū)崟r監(jiān)測抗體與活細(xì)胞表面受體的結(jié)合過程，為抗體藥物的優(yōu)化提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)。例如，在對三種單克隆抗體（抗CD20、抗CA9和抗TCR）與活的Ramos B細(xì)胞的結(jié)合進(jìn)行研究時，SPRM 200清晰地展示了不同抗體的結(jié)合活性差異�？笴D20抗體表現(xiàn)出高親和力（5.1 nM）和強(qiáng)結(jié)合活性，而抗CA9抗體則因受體密度較低而結(jié)合較弱（1.2 nM）。這些數(shù)據(jù)對于評估抗體藥物的療效和選擇性至關(guān)重要。^[3]
 

圖 6 抗體與Ramos B細(xì)胞膜上受體結(jié)合的示意圖

圖 7 SPR圖像顯示綠色突出顯示的細(xì)胞區(qū)域，紅色突出顯示的區(qū)域表示檢測到的a）抗CD20，b）抗CA9和c）抗TCR結(jié)合相互作用，以及從數(shù)百個響應(yīng)的ROI中提取的相應(yīng)親和力等溫線圖，顯示了在懸浮活Ramos B細(xì)胞上三種抗體相互作用的總動力學(xué)相互作用

電化學(xué)檢測：高靈敏度與高分辨率
SPRM 200不僅限于生物分子的相互作用研究，還可以結(jié)合電化學(xué)技術(shù)，用于檢測電活性物種。例如，通過在SPRM傳感器上涂覆普魯士藍(lán)（Prussian Blue, PB）納米膜，可以實現(xiàn)對過氧化氫（H2O2）的高靈敏度檢測。這種“染料敏化”方法利用PB的催化還原特性，通過檢測SPR信號的變化來定量分析H2O2的濃度。此外，通過在金電極表面修飾介孔硅膜（Mesoporous Silica Film, MSF），可以顯著提高電化學(xué)信號的靈敏度，實現(xiàn)對多種電活性物種的高分辨率檢測。^[4]
 

圖 8 示意圖展示了“染料敏化”方法（A）、普魯士藍(lán)（PB）薄膜的反應(yīng)機(jī)制（B）以及數(shù)據(jù)可視化（C）
 

圖 9 示意圖展示了MSF方法（A）、MSF處的信號增強(qiáng)機(jī)制（B）以及數(shù)據(jù)可視化（C）

三 SPRM 200的未來展望
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的不斷拓展，SPRM 200必將在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。以下是一些未來發(fā)展方向：

多模態(tài)成像技術(shù)的融合
SPRM 200可以與熒光成像、共聚焦顯微鏡等其他成像技術(shù)結(jié)合，實現(xiàn)多模態(tài)成像。這種融合不僅能夠提供更豐富的分子相互作用信息，還能在細(xì)胞和組織水平上進(jìn)行更全面的分析。

高通量篩選與自動化
通過進(jìn)一步優(yōu)化實驗流程和自動化操作，SPRM 200可以實現(xiàn)高通量篩選，大大加快藥物研發(fā)和疾病機(jī)制研究的進(jìn)程。這對于大規(guī)模藥物篩選和個性化醫(yī)療具有重要意義。

臨床應(yīng)用的拓展
SPRM 200不僅可以用于基礎(chǔ)研究，還可以拓展到臨床應(yīng)用。例如，通過實時監(jiān)測藥物與細(xì)胞的相互作用，可以優(yōu)化藥物劑量和治療方案，提高臨床治療效果。

四 結(jié)語
SPRM 200作為一種強(qiáng)大的生物醫(yī)學(xué)研究工具，正在為生命科學(xué)的研究帶來前所未有的突破。它不僅能夠加速藥物研發(fā)進(jìn)程，還能深入揭示疾病的分子機(jī)制，為疾病的診斷和治療提供新的策略。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的不斷拓展，SPRM 200必將在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，為人類健康事業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)
[1]   https://biosensingusa.com/application-notes/application-note-163-binding-activities-of-yohimbine-analogues-on-adra2a-overexpressing-live-cells/
[2]   https://biosensingusa.com/application-notes/application-note-158-minocycline-enhanced-t-cell-cytotoxicity-of-tumor-cells/
[3]   https://biosensingusa.com/application-notes/application-note-167-label-free-characterization-of-antibody-receptor-interactions-on-live-suspension-cells-using-sprm/
[4]   https://biosensingusa.com/application-notes/application-note-165-spatially-resolved-detection-of-electroactive-biological-systems-using-ec-spr-microscopy/