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蘭州大學王東升課題組Anal. Chim. Acta：創(chuàng)新FRET傳感器檢測A型肉毒毒素
來源：蘭州大學 2024-12-30
導讀：A型肉毒毒素（BoNT/A）是目前已知最強效的神經毒素，且在醫(yī)藥和醫(yī)美領域應用廣泛，因此研發(fā)BoNT/A的生物活性檢測方法對其中毒診斷和生產中的效價測定意義重大。然而，傳統檢測方法，如小鼠生物檢測法（MBA），雖然被認為是“金標準”，但其周期長、成本高、操作復雜且依賴動物實驗，難以滿足現代工業(yè)的快速生產需求。近期，蘭州大學王東升教授團隊開發(fā)了一種基于熒光共振能量轉移（F?rster Resonance Energy Transfer, FRET）的創(chuàng)新性傳感器體系，為BoNT/A的檢測提供了全新的技術解決方案。研究團隊優(yōu)化了FRET熒光對的設計，成功克服了傳統體系中光譜重疊、信號不穩(wěn)定等技術瓶頸，通過更優(yōu)的光譜分離和高效能量轉移，顯著提升了檢測性能。為肉毒毒素檢測提供了靈敏、快速、無動物實驗的替代方案。該工作以“EGFP/RFP-based FRET Sensors for Botulinum Neurotoxin A Biological Activity Detection and Methodological Validation”發(fā)表在國際分析化學Top期刊《Analytica Chimica Acta》上。《Analytica Chimica Acta》是以分析化學綜合研究為特色的國際頂尖期刊，專注于分析化學領域的重要課題和前沿進展。
論文通訊單位：蘭州大學藥學院、蘭州大學稀有同位素前沿科學中心論文合作單位：國藥集團中國生物-蘭州生物-蘭州大學神經疾病藥物聯合創(chuàng)新中心 https://doi.org/10.1016/j.aca.2024.343546圖1 基于FRET的生物傳感器進行BoNT/A的活性檢測。通過BoNT/A的底物SNAP25將EGFP和RFP連接起來，在BoNT/A發(fā)揮活性作用時，FRET現象減弱或消失，以此測定BoNT/A的活性。研究團隊采用EGFP和DsRED熒光對，構建了基于FRET的分子傳感器EGFP-SNAP25-DsRED，專用于檢測肉毒毒素（BoNT/A）的內切酶活性。當BoNT/A切割SNAP-25連接蛋白后，熒光供體與受體的距離發(fā)生變化，導致FRET信號顯著降低或消失，從而實現對毒素活性的快速檢測。實驗表明，該分子傳感器在毒素濃度范圍從7.8 U到125 U內具有良好的線性響應，靈敏度可達4 U。同時，該研究通過優(yōu)化緩沖液、溫度及反應時間，確保了檢測過程的高精確性與重復性（圖2）。 圖2 基于FRET的分子傳感器BoNT/A活性檢測驗證在此基礎上，研究團隊進一步開發(fā)了基于FRET的細胞傳感器。通過在神經母細胞瘤細胞（Neuro-2a）中穩(wěn)定表達EGFP-SNAP25-tDimer2，采用共聚焦成像技術，實現了對BoNT/A中毒全過程的監(jiān)測。該體系靈敏度可達100 pM，并能夠量化從3.125 nM到50 nM的毒素濃度變化，特異性強。圖3 基于FRET的細胞傳感器BoNT/A活性檢測驗證
該研究團隊開發(fā)的雙層次的FRET檢測體系具有多方面的應用潛力，一方面，分子傳感器為快速篩查食品、環(huán)境樣本中的肉毒毒素污染提供了高效工具；另一方面，細胞傳感器能夠為工業(yè)生產中毒素活性檢測和解毒劑研發(fā)提供強有力的技術支持。該研究提供了快速、無動物實驗的肉毒毒素檢測替代方案，尤其在檢測效率、操作簡便性及結果穩(wěn)定性方面表現出顯著優(yōu)勢，為肉毒毒素檢測開辟了新的方向。未來隨著技術的進一步優(yōu)化，這一體系有望推廣至更多毒素檢測和生物功能研究中，為公共衛(wèi)生、食品安全和工業(yè)生產提供更加完善的解決方案。
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