瓦赫宁根大学的科学家开发出一种新技术,为新型药物和更美味、更健康食品的研究开辟了新的可能性。这种新方法被称为"受体组学"(receptomics),已发表在科学期刊《Sensors》上。该技术通过流动池测量多种不同受体蛋白对一系列提取物或纯物质的反应,并预测其在人体内的效果,从而减少了对测试小组或动物实验的需求。受体组学技术还可能有助于个性化食品和药物的开发。
我们的身体含有多种受体——这些受体是能够检测物质并向与其相连的细胞传递信号的蛋白质。例如,人类有用于检测气味和味道的舌部和鼻部受体,也有用于检测激素的肠道受体,这些受体确保肠道细胞采取适当行动,如从肠道中吸收或消化某种营养物质。所有这些受体蛋白都是由基因编码的。
微小液滴
瓦赫宁根科学家将多种受体蛋白的DNA以微小液滴形式"打印"在玻璃载片上,形成覆盖约一平方厘米的网格状斑点。在每个DNA液滴中,他们还加入了编码彩色信号蛋白的DNA,该蛋白可以直观地报告受体蛋白的反应。
细胞在玻璃载片上、DNA网格的上方生长。每个斑点中的两种DNA被细胞吸收。细胞利用这些DNA制造受体蛋白和彩色信号蛋白。这形成了与DNA斑点大小相当的小细胞群。每组细胞产生一种独特的受体蛋白和彩色信号蛋白。
然后将玻璃载片放入一个设备中,该设备泵送一层极薄的液体流过载片。"这种液体可能是药用植物的提取物,或者是普通番茄或苹果的提取物,"瓦赫宁根大学与研究机构的分子生物学家、研究协调员马滕·容斯马(Maarten Jongsma)表示。"某些受体蛋白会对流经细胞的液体会产生反应。多亏了彩色信号蛋白,我们可以通过显微镜确定哪些受体蛋白有反应,哪些没有。"
每次测量后,通过泵送清洗液流过细胞来"清洗"细胞,以去除触发物并使细胞恢复正常。然后细胞就可以准备接受新的样本测试。通过这种方式,可以测量一系列样本。
智能数学
研究受体蛋白反应的最后一步是使用智能且强大的统计方法和软件。容斯马表示:"这些活细胞对提取物的反应通常是可变且复杂的,这种反应是提取物中所有成分、表达的DNA量以及宿主细胞性质的综合结果。这就是最初难以得出结论的原因。"容斯马的研究团队包括细胞生物学家、分子生物学家、统计学家和软件工程师,他们开发的软件使他们能够轻松找到这一复杂数据中的关键信息。
借助受体组学技术,科学家们现在拥有一个强大的新工具,使他们能够记录食物或药用植物对多种受体蛋白的反应,并预测其对人体的影响。
该技术未来还可能为提供更有根据的个性化营养和药物建议创造机会。容斯马表示:"每个人都有略微不同的受体蛋白组合。通过确定患者DNA上的受体蛋白类型,并将其与受体组学分析结果关联起来,医生未来可能能够提供更加个性化的建议。"
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