新型拉曼技术突破了 50 年来的瓶颈
发布时间：2023-07-27 08:00:00 阅读数： 51
(A) 拉曼共聚焦显微镜示意图和用于冷却显微镜平台上蛋白质溶液样品的热电冷却装置简图；(B) 小鼠 IgG 拉曼光谱的预处理步骤；(C) 从三个不同取样（取样 1-灰色、取样 2-浅蓝色和取样 3-浅绿色）中处理的小鼠 IgG 拉曼光谱。来源：《美国国家科学院院刊》（2023 年）。DOI: 10.1073/pnas.2218826120
半个多世纪以来，拉曼光谱--一种将单色光照射到样品上并记录散射光的化学分析方法--一直困扰着生物医学研究人员。由于光产生的热量，活的蛋白质在光学测量过程中几乎被破坏，导致测量结果不断减少且不可再现。不过，从最近开始，这些苦恼可能已经成为过去。
德克萨斯农工大学量子科学与工程研究所（Institute for Quantum Sciences and Engineering at Texas A&M University）和德克萨斯农工工程实验站（TEES）的一组研究人员开发出一种新技术，可以在生理相关条件下对蛋白质与配体之间的相互作用进行低浓度、低剂量筛选。
这种新方法被命名为 "热稳定性拉曼相互作用分析（TRIP）"，是对一个长期存在的问题的范式转换，它提供了无标记、高重现性的拉曼光谱测量。研究人员在《美国国家科学院院刊》上发表了他们的研究成果。
"蛋白质是一种非常脆弱的生物分子，需要特别呵护，"领衔作者、博士后研究助理 Narangerel Altangerel 博士说。"当我冷却表面或基底时，我可以让蛋白质高兴起来。我可以用激光戳它们，它们现在可以输出我需要的信息了。
虽然研究的蛋白质是分子水平的，但这些发现的影响可能是巨大的。就像一把锁和一把钥匙，蛋白质与配体的相互作用是信号转导、免疫反应和基因调控等过程的第一步。由于 TRIP 能够实时检测蛋白质与配体之间的相互作用，因此可以缩短药物和疫苗测试的时间。另一个应用可能是在临床上，将检测病毒的冗长测试变为当天就能得到准确结果。
"合著者、生物医学工程系大学教授弗拉迪斯拉夫-雅科夫列夫博士说："光谱法规的整个理念是，它只需要最少的样品制备，因此可以立即应用于临床。"临床医生和患者无需等待数天或数周的分析。你几乎可以马上得到所有这些答案"。
TRIP 技术的另一个好处是，进行测试所需的样本量更少，所需的蛋白质浓度更低，这意味着测试过程更具成本效益。
"Altangerel 说："我花了 3500 美元购买 100 微升的样本，然后我必须与多人共享这个样本，最后只能得到 20 到 30 微升的样本。Altangerel说："这迫使我不得不使用更小的样品，使拉曼难以进行，因为低浓度样品使拉曼过程变得很薄弱。这让我不得不挑战自己，尝试不同的方法。
尽管取得了突破，但研究小组仍在寻找 TRIP 方法在其他方面的用武之地。
"雅科夫列夫说："在后续文章中，我们正试图仅仅利用这项技术来确定这些蛋白质的化学成分，这样我们就可以将其应用到与DNA分析和其他生物分子相关的类似想法中。"有些东西通常需要测序，但利用TRIP，就不需要任何样品制备了。"
"雅科夫列夫博士说："长期以来，人们认为这是不可能做到的。"但是 Altangerel 博士证明了，只要方法得当，没有什么是不可能的。
参考资料
Narangerel Altangerel et al, Label-free drug interaction screening via Raman microscopy, Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2218826120
原文链接
https://phys.org/news/2023-07-raman-technique-years-frustration.html
