人体细胞具有定时死亡的程序化机制——这一自然过程被称为细胞凋亡。维持这种平衡机制对健康至关重要:当老化或受损细胞未能被及时清除时,可能导致癌症、心血管疾病和痴呆症等病理状况。因此,准确观测细胞死亡的时间与方式已成为生命科学与医学研究的核心工具,尤其对疾病的早期诊断和治疗效果评估具有重大价值。
韩国生物科学与生物技术研究所(KRIBB)未来动物资源中心的金顺德博士团队,成功开发出可实时追踪活细胞内凋亡过程的新型荧光报告技术。该技术突破了传统细胞凋亡检测方法的局限,为药物研发和生物医学研究开辟新途径。相关成果发表于《先进研究杂志》。
传统检测方法依赖显微镜观察、基因分析或传统荧光蛋白报告系统,但普遍存在样本制备复杂、需要额外染色步骤及检测准确性不足等问题。KRIBB团队聚焦于caspase-3酶——这一被喻为"最终执行者"的关键凋亡酶。该酶会选择性切割名为DEVDG的短链氨基酸序列。研究人员通过将此序列精确嵌入绿色荧光蛋白(GFP)结构,构建出一种生物传感器:当细胞凋亡发生时,荧光信号会立即熄灭。这种"荧光开关"机制实现了凋亡过程的实时、高灵敏度检测。
相较于现有GFP报告系统,KRIBB研发的系统在操作原理简化和结构紧凑性方面具有显著优势,灵敏度和准确性大幅提升。研究团队通过在接触有毒物质和抗癌药物等不同实验条件下进行实时追踪,验证了该传感器的可靠性。
该技术不仅适用于癌细胞系研究,还可广泛应用于各类动物细胞模型,成为评估药物诱导细胞毒性、验证治疗效果的强大工具。未来,这种荧光凋亡报告系统将在阿尔茨海默症、心血管疾病及癌症研究中发挥重要作用——这些疾病均与程序性细胞死亡密切相关。
项目首席金顺德博士强调:"我们研发的传感器在灵敏度和操作简便性方面超越现有方法,预期将加速抗癌药物等新型候选药物的评估进程,并为神经退行性疾病的细胞死亡机制研究提供强大工具。"
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