J. Am. Chem. Soc. | 采用生物正交策略促進和檢測細胞間相互作用

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分享一篇發表在JACS上的文章“Promotion and Detection of Cell?Cell Interactions through a Bioorthogonal Approach”,通訊作者是來自香港中文大學化學系的吳基培教授,研究方向是功能性染料相關的化學。在本文中,作者發展了一種生物正交的活細胞標記策略,用于促進和檢測細胞間的相互作用。


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細胞間物理層面上的相互作用對于組織形態發生、免疫過程起到重要的作用。細胞通訊和相互作用的破壞可能導致發育缺陷、癌癥以及神經和免疫疾病。在生物系統中,細胞通常在遷移過程中隨機接觸。然而,這種短暫的接觸可能不會啟動它們之間的任何通信和細胞聚集體的形成。事實上,細胞間相互作用通常是由每個細胞伴侶表面的黏附蛋白誘導的。為了便于操縱相互作用,研究者們已經開發了基于互補成分的分子,如親和素和生物素、互補寡核苷酸等的策略。然而,復雜組織中檢測細胞間的相互作用仍然具有挑戰性。因此,在本文中作者發展了一種生物正交策略,利用反電子需求的 Diels-Alder (iEDDA) 反應共價連接細胞并激活熒光探針,實現了細胞間相互作用的可視化。
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在該策略中,作者合成了被四嗪集團cage住的BODIPY熒光團并采用馬來酰亞胺的修飾使之能夠修飾到細胞表面的巰基上,此外作者還在二者之間引入了一段親水的多肽序列作為linker以增加延展性,合成了Mal-TzBDP。另一方面作者也合成了以多肽作為linker的帶有馬來酰亞胺的雙環[6.1.0]壬-4-炔(Mal-BCN)。當腫瘤細胞和免疫細胞分別被這兩種基團修飾時,通過iEDDA反應實現共價連接后,通過鍵合能量轉移可以有效淬滅BODIPY核心的熒光,從而恢復熒光發射。實現細胞間的共價連接及成像。
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作者首先通過熒光光譜研究了Mal-TzBDP的BCN響應特性。他們發現被四嗪cage住的BODIPY在501nm處的熒光強度幾乎為零且60min內保持穩定,當加入BCN后熒光顯著增加且在15min內達到平臺期。LCMS也檢測到了預期的反應產物。隨后,作者嘗試將反應基團偶聯到細胞膜上。他們分別采用TCEP處理細胞以增加游離巰基的比例,而后分別用Mal-TzBDP修飾巨噬細胞RAW264.7以及用Mal-BCN修飾腫瘤細胞A431,并分別對二者進行染色以實現流式細胞術的鑒定。結果表明將這兩種細胞混合后,30%的細胞出現在了右上象限,表明了二者的相互作用。
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最終,作者也研究這種共價連接策略對于巨噬細胞吞噬作用的影響。他們發現Mal-TzBDP修飾的RAW264.7在LPS激活后與帶有BCN修飾的A431共培養時可以在24h內實現對腫瘤細胞的吞噬,而未經修飾的A431則只能被少量吞噬,表明這種細胞表面的修飾對巨噬細胞的吞噬過程有較大的促進作用。
總的來說,本文利用生物正交的偶聯策略在共價連接細胞的同時進行成像,實現了對細胞間相互作用的檢測,并證明了具有促巨噬細胞吞噬作用的效果。
本文作者:WYQ
責任編輯:WYQ
原文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c04317
文章引用:10.1021/jacs.4c04317



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