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【分析】中国地质大学（武汉）娄筱叮团队Angew：开发细胞膜涂层纳米通道新技术，快速区分临床样本中的蛋白质相关靶标

X-MOL资讯 · 公众号 · · 2024-12-05 08:09

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固态纳米通道因其高通量和高灵敏度特性，成为生命科学分析中的重要工具，特别是在近年来发展起来的外表面功能化纳米通道中，它们克服了纳米通道对检测物尺寸的限制，极大拓宽了应用前景。然而，外表面功能化纳米通道仍然面临一些挑战：特异性探针修饰难以在纳米通道表面均匀分布，且人工修饰的探针可能影响其结合域，从而降低或丧失探针的活性。

为了突破这些瓶颈，受细胞间相互作用的启发，近日 中国地质大学（武汉）娄筱叮 教授团队在国际著名学术期刊 Angewandte Chemie International Edition 上发表研究工作，设计了一种具有天然细胞膜涂层的固态纳米通道（Cell-Sensing Analogue Nanopore，CeSa-Nanopore）。这种创新的策略利用天然细胞膜中高表达的受体蛋白作为功能分子，模拟细胞的传感机制，从而实现了对特定靶标的快速、精准检测。

CeSa-Nanopore技术利用天然细胞膜作为外表面功能层，并将细胞膜中高表达的特定膜蛋白作为功能分子，从而模拟自然生命活动中与细胞膜相互作用的多种生物事件。例如，新冠病毒（SARS-CoV-2）通过其蛋白质外壳上的受体结合结构域（RBD）与细胞膜上的受体蛋白—血管紧张素转化酶2（ACE2）特异性结合，进而感染宿主细胞。受到这一细胞传感机制的启发，研究团队选择了高表达ACE2蛋白的OV90细胞膜，并以阳极氧化铝（AAO）纳米通道为基底，成功构建了CeSa-Nanopore检测平台。该平台能够快速精准地检测SARS-CoV-2病毒，为病毒检测提供了一个全新的、高效的技术手段。

该团队对不同变体的SARS-CoV-2病毒进行了检测。由于病毒通过其受体结合结构域（RBD）与ACE2受体蛋白结合，因此该平台具有检测多种变体的普适性。同时，细胞膜自身的抗污性赋予CeSa-Nanopore平台出色的特异性。自然进化使得细胞膜上的受体蛋白以几乎完美的方式执行其功能，能够感知环境中的微小变化并及时作出反应。借助天然细胞膜的这一特性，CeSa-Nanopore能够快速且灵敏地区分临床样本中的SARS-CoV-2阳性与阴性病例，显示出显著的临床检测潜力。

该团队还设计了一个灵敏的检测平台，用于检测促卵泡激素（FSH）和血管内皮生长因子A（VEGF-A），进一步拓宽了CeSa-Nanopore平台的应用范围。通过与金标准的ELISA方法进行对比，结果显示，CeSa-Nanopore在检测蛋白相关靶标方面具有良好的性能。此外，团队还展示了CeSa-Nanopore在细胞识别方面的应用潜力。利用肿瘤细胞的同源靶向性，成功区分了癌性腹水中的癌细胞种类，为快速细胞检测提供了新的思路。

综上所述，CeSa-Nanopore平台克服了传统外表面功能化纳米通道方法的局限性，通过使用天然细胞膜作为功能层，实现了对多种蛋白相关靶标的有效检测。这一研究首次提出了CeSa-Nanopore的概念，为仿生纳米通道生物传感器的发展开辟了新的方向。然而，目前的CeSa-Nanopore仍存在一些局限性，例如细胞膜上存在大量非目标受体蛋白，这可能导致检测结果的偏差。为了进一步提高特异性，未来可通过基因工程手段对细胞进行改造，优化平台性能。

中国地质大学（武汉） 娄筱叮 教授为研究论文的通讯作者。华中科技大学同济医学院附属同济医院妇产科的戴俊副教授、中国地质大学（武汉）材料与化学学院2022级硕士研究生 胡宇昕 为论文的共同第一作者。该工作得到科技部重点研发计划和国家自然科学基金委等项目资助。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Cell-sensing Analogue Nanopore for Rapid Detection of Protein-Related Targets

Jun Dai, Yuxin Hu, Weiyong Liu, Hong Liu, Shixuan Wang, Fan Xia, Xiaoding Lou

Angew. Chem. Int. Ed. , 2024 , DOI: 10.1002/anie.202421721

作者简介

娄筱叮 ，中国地质大学（武汉），教授，博士生导师，国家优青，国家青拔，国家重点研发计划青年项目首席科学家。

主要研究方向为蛋白质活细胞分析及调控，场效应晶体管生物传感器件的构筑及应用等。近五年以通讯作者发表论文68篇。包括 Nat. Chem.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Anal. Chem.、Adv. Mater.、ACS Nano、 Nano Lett. 等。全部论文引用10000余次，H指数60。获评中国分析测试协会科学技术奖CAIA奖一等奖（第一完成人），湖北省青年五四奖章，湖北省自然科学一等奖（第三完成人）。担任中青科协理事，全国青联委员，湖北省政协委员。担任中国生物材料学会影像材料与技术分会委员，中国人体健康科技促进会临床检验科学技术转化专业委员会委员，中国感光学会光学传感与诊疗专委会委员。

https://www.x-mol.com/university/faculty/49854

第一作者简介

戴俊，副教授，副主任医师，硕士生导师。现任华中科技大学同济医学院附属同济医院妇科副主任。以第一作者或通讯作者发表sci论文37篇，其中影响因子>10的22篇，包括 Nature Aging, Hum. Reprod. Update, Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Natl. Sci. Rev., ACS Nano, Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging 和 Anal. Chem. 等。论文总被引超3500余次，H因子35。获湖北省青年拔尖人才和华中科技大学“卓越青年学者”。

【分析】中国地质大学（武汉）娄筱叮团队Angew：开发细胞膜涂层纳米通道新技术，快速区分临床样本中的蛋白质相关靶标

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