鏈酶親和素磁珠在蛋白質(zhì)和多肽分離中的應(yīng)用

在現(xiàn)代生物科學(xué)研究領(lǐng)域，蛋白質(zhì)與多肽對(duì)深入探究生命機(jī)制、促進(jìn)生物醫(yī)藥發(fā)展意義重大，其分離與純化技術(shù)是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。鏈霉親和素磁珠憑借穩(wěn)定的性能，在該領(lǐng)域發(fā)揮著突出作用。

上海伊普瑞生物科技有限公司提供的鏈酶親和素磁珠將高純度單層重組中性鏈霉親和素共價(jià)偶聯(lián)到形態(tài)規(guī)整、粒徑均一的超順磁性聚苯乙烯微球上，該超順磁性微球具有球形粒徑均一、比表面積大等優(yōu)勢(shì)，有利于方便、快捷、高效地捕獲目標(biāo)分子以及實(shí)現(xiàn)磁性分離，該產(chǎn)品可配套自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行高通量操作。通過(guò)鏈霉親和素和生物素之間的高親和力作用（Kd =10-15），SA親和素磁珠可與生物素標(biāo)記的分子，如抗體、蛋白質(zhì)、多肽、核酸或其他生物素標(biāo)記的靶分子快速綁定結(jié)合，從而達(dá)到分離純化作用。 

一、       鏈酶親和素磁珠在蛋白質(zhì)分離中的應(yīng)用：

（一）       免疫沉淀：利用抗原與抗體的特異性結(jié)合，將抗體固定在鏈霉親和素磁珠上，當(dāng)含有目標(biāo)蛋白質(zhì)的樣品與磁珠混合時(shí)，抗體就會(huì)特異性地捕獲目標(biāo)蛋白質(zhì)，形成“磁珠 - 抗體 - 目標(biāo)蛋白”復(fù)合物。在外加磁場(chǎng)作用下，復(fù)合物被吸附到磁場(chǎng)一側(cè)，從而與其他雜質(zhì)分離，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)蛋白質(zhì)的分離與富集。例如在細(xì)胞信號(hào)通路研究中，免疫沉淀是重要手段，鏈霉親和素磁珠提升其效能。如研究腫瘤細(xì)胞某關(guān)鍵信號(hào)通路時(shí)，涉及關(guān)鍵信號(hào)蛋白 P53 及其相互作用蛋白。科研人員將識(shí)別 P53 蛋白的特異性抗體固定于鏈霉親和素磁珠，與腫瘤細(xì)胞裂解物共孵育，抗體捕獲 P53 及其關(guān)聯(lián)蛋白，形成 “磁珠 - 抗體 - 目標(biāo)蛋白” 復(fù)合物。實(shí)驗(yàn)表明，相較于傳統(tǒng)的免疫沉淀方法，鏈霉親和素磁珠免疫沉淀具有更高的靈敏度和特異性，能夠更有效地富集低豐度的目標(biāo)蛋白質(zhì)，且操作相對(duì)簡(jiǎn)便，大大縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間。

（二）       親和純化：在生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)，重組蛋白制備至關(guān)重要，鏈霉親和素磁珠主導(dǎo)的親和純化是關(guān)鍵流程。基于生物素與鏈霉親和素之間的高親和力特異性結(jié)合。將待純化的蛋白質(zhì)進(jìn)行生物素標(biāo)記，然后與鏈霉親和素磁珠混合，標(biāo)記后的蛋白質(zhì)會(huì)與磁珠上的鏈霉親和素緊密結(jié)合。通過(guò)磁場(chǎng)分離，可將結(jié)合了目標(biāo)蛋白質(zhì)的磁珠與其他雜質(zhì)分離，再通過(guò)適當(dāng)?shù)南疵摋l件，將目標(biāo)蛋白質(zhì)從磁珠上洗脫下來(lái)，從而獲得高純度的蛋白質(zhì)。以重組人胰島素工業(yè)化生產(chǎn)為例，通過(guò)基因工程使重組人胰島素帶上生物素標(biāo)簽，再與鏈霉親和素磁珠結(jié)合。優(yōu)質(zhì)鏈霉親和素磁珠每毫克結(jié)合游離生物素量可達(dá) 1200 pmol 以上，能有效從細(xì)胞培養(yǎng)上清分離重組人胰島素，純化后其純度可達(dá) 95% 以上，為后續(xù)研發(fā)環(huán)節(jié)奠定基礎(chǔ)。

（三）       蛋白質(zhì)芯片：在疾病早期診斷方面，蛋白質(zhì)芯片技術(shù)因高通量、高靈敏度優(yōu)勢(shì)備受關(guān)注，鏈霉親和素磁珠是核心要素。將鏈霉親和素磁珠固定在芯片表面作為捕獲元件，生物素標(biāo)記的蛋白質(zhì)探針或抗體被固定在磁珠上。當(dāng)含有目標(biāo)蛋白質(zhì)的樣品與芯片接觸時(shí)，目標(biāo)蛋白質(zhì)與相應(yīng)的探針或抗體發(fā)生特異性結(jié)合，通過(guò)檢測(cè)磁珠上的信號(hào)變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)蛋白質(zhì)的定性和定量分析。如心血管疾病早期篩查蛋白質(zhì)芯片研發(fā)項(xiàng)目，科研人員將鏈霉親和素磁珠固定于芯片基底，用于結(jié)合生物素標(biāo)記蛋白質(zhì)探針。采集疑似患者血液樣本流經(jīng)芯片，若含心肌肌鈣蛋白 I（cTnI）、腦鈉肽（BNP）等標(biāo)志性蛋白質(zhì)，會(huì)與探針結(jié)合觸發(fā)檢測(cè)信號(hào)。臨床研究顯示，該芯片能在患者發(fā)病初期，血液標(biāo)志物濃度低至 cTnI 為 0.01 ng/mL 時(shí)精準(zhǔn)檢測(cè)異常，較傳統(tǒng)診斷方法將診斷窗口期提前 2 - 3 小時(shí)。

二、       鏈酶親和素磁珠在多肽分離中的應(yīng)用：

（一）       酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定（ELISA）：將生物素標(biāo)記的抗體或抗原加入到含有鏈霉親和素磁珠的反應(yīng)體系中，生物素與鏈霉親和素磁珠迅速結(jié)合，從而使抗體或抗原特異性地固定在磁珠表面。當(dāng)加入含有目標(biāo)抗原或抗體的樣本時(shí)，目標(biāo)物會(huì)與磁珠表面的抗體或抗原發(fā)生特異性免疫反應(yīng)，形成 “磁珠 - 生物素化抗體 / 抗原 - 目標(biāo)抗原 / 抗體” 復(fù)合物。之后再加入酶標(biāo)記的二抗，二抗與復(fù)合物中的目標(biāo)抗原或抗體結(jié)合，通過(guò)加入底物，酶催化底物顯色，根據(jù)顏色深淺即可對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行定性或定量分析。在食品安全監(jiān)管中，ELISA 是檢測(cè)有害殘留的常用技術(shù)，鏈霉親和素磁珠增強(qiáng)其功能。以乳制品三聚氰胺殘留檢測(cè)為例，傳統(tǒng) ELISA 面對(duì)牛奶復(fù)雜基質(zhì)，受非特異性吸附影響，檢測(cè)靈敏度受限。現(xiàn)利用生物素標(biāo)記抗三聚氰胺抗體與鏈霉親和素磁珠結(jié)合的新體系，檢測(cè)牛奶樣本時(shí)，磁珠 - 抗體復(fù)合物快速捕捉三聚氰胺分子。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，新體系三聚氰胺檢測(cè)限低至 0.05 ppb，較傳統(tǒng)方法靈敏度提升 5 倍多，保障消費(fèi)者食品安全。

（二） 多肽文庫(kù)篩選：在藥物研發(fā)進(jìn)程中，尋找與疾病靶點(diǎn)特異性結(jié)合多肽難度大，多肽文庫(kù)篩選技術(shù)為此提供途徑，鏈霉親和素磁珠是關(guān)鍵工具。構(gòu)建含有大量不同序列多肽的文庫(kù)，將其與鏈霉親和素磁珠表面固定的特異性配體進(jìn)行孵育。文庫(kù)中的多肽與配體通過(guò)特異性相互作用結(jié)合，未結(jié)合的多肽被洗脫去除，結(jié)合的多肽則可通過(guò)改變條件（如改變 pH、離子強(qiáng)度等）從磁珠上洗脫下來(lái)，從而篩選出與配體具有高親和力的多肽序列。如神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病新藥研發(fā)項(xiàng)目，科研人員構(gòu)建含大量生物素標(biāo)記多肽的文庫(kù)，與鏈霉親和素磁珠作用后引入相關(guān)靶點(diǎn)蛋白，如阿爾茨海默病中的 β - 淀粉樣蛋白。經(jīng)多輪孵育、洗脫，與靶點(diǎn)蛋白結(jié)合的多肽被磁珠捕獲，通過(guò)高通量測(cè)序與活性鑒定，篩選出有潛在治療價(jià)值多肽序列，為后續(xù)藥物研發(fā)注入動(dòng)力。