它不是抗体，而是科学怪人的抗体：活细胞成像的新工具

抗体是我们的免疫系统用来发现，标记和破坏入侵病原体的生物分子。它们通过与抗原表面上的特定靶标（称为表位）结合而起作用，例如钥匙锁。

数十年来，科学家巧妙地利用了天然抗体中的这种选择性标记机制来设计基于抗体的探针，从而使它们能够纯化和研究细胞内不同类型的蛋白质。表皮标记是一种经过实践检验的真正技术，涉及将表位融合到目标蛋白质上，并使用荧光标记的抗体使这些蛋白质可见-但仅在固定的死细胞中可见。

现在，来自科罗拉多州立大学和东京工业大学的跨学科研究团队向基于抗体的探针库中添加了一种新工具，但具有强大的区别：他们的基因编码探针在活细胞中起作用。这项由CSU Monfort教授Tim Stasevich和Tokyo Tech教授Hiroshi Kimura领导的工作已于7月3日在《自然通讯》杂志上进行了介绍。

根据设计了大部分实验的Stasevich实验室的博士后研究员Ning Zhao的第一作者称，他们新的基于抗体的探针被亲切地称为“法兰克体”。就像缝合人体的新肢体一样，科学家们采用了正常抗体的结合区域即“粘性部分”，并将它们嫁接到不同的支架上，该支架在活细胞中保持稳定，但保留了抗体的特异性。

CSU生物化学与分子生物学系助理教授Stasevich说：“我们对细胞内抗体感兴趣，因为您可以将它们用作活细胞中的成像试剂。”“您不需要像绿色荧光蛋白这样的标签，因为相反，您具有可以与要可视化的蛋白结合的荧光抗体。”

新的探针将是对绿色荧光蛋白（GFP）的有用补充，GFP是一种广泛的生物化学工具，是诺贝尔奖的主题，该奖涉及将亮绿色标签与目标蛋白遗传融合。但是，GFP受其相对较大的尺寸和发荧光时间的限制。使用CSU研究人员的“新探针”，标签更小且发出荧光的速度更快，因此可以实时捕获目标蛋白质的“诞生”。

为了使他们的工具立即可用，科学家设计了与经典HA标签配合使用的探头。HA是一种广泛使用的小型线性表位标签，来源于人类流感病毒蛋白血凝素的一部分。

Stasevich说：“最长的时间，人们一直在观察固定的，死细胞中带有HA标签的蛋白质。”“现在我们可以在活细胞中成像这些蛋白质的动态。”

科学家如何使用这种新探针的可能性是无限的。Stasevich的实验室对研究RNA翻译特别感兴趣，他们计划使用他们的新系统更轻松地设计新的RNA成像实验。

加上Zhao，HA标签很小-仅由9个氨基酸组成的链-探针是在质粒上进行遗传编码的，可以轻松转移到细胞中。这与传统的抗体相反，传统的抗体在实验室中的单价为数百美元，批次间存在差异，并且难以进入细胞。因此，来自Stasevich团队的新型探针为蛋白质和RNA翻译成像提供了低成本的解决方案。

在论文中，科学家展示了一些应用，包括单蛋白跟踪，单RNA翻译成像和斑马鱼胚胎中的荧光放大成像。使用传统的荧光蛋白标签时，所有这些实验都更具挑战性。

研究人员团队感谢美国国立卫生研究院的支持（批准号R35GM119728）；包括Boettcher Foundation的Webb-Waring生物医学研究计划，日本科学促进会（KAKENHI资助号JP18H05527）以及CSU的“创新合作伙伴催化剂计划”和Tokyo Tech的世界研究中心计划。这项工作加强了科罗拉多州立大学与东京工业大学之间的联系。

Stasevich说：“我们正在开发几种新的成像试剂，这些试剂是建立在成功基础之上的，因此我看到了美好的未来。”