應(yīng)用spr 技術(shù)揭密hiv

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1、應(yīng)用SPR技術(shù)揭密HIV前言自1990年推出了第一臺(tái)商業(yè)化的SPR生物傳感器-Biacore，Biacore對(duì)HIV的研究做出了很大的貢獻(xiàn)。值此在我們又面臨新的病源——SARS病毒的威脅之際，我們特地翻譯了這篇《應(yīng)用SPR技術(shù)揭密HIV》［1］的綜述，望能給各位專家，老師和同道提供有益的啟示。近年來(lái)，表面等離子共振(SPR)技術(shù)被廣泛地應(yīng)用在與HIV相關(guān)的各種功能的研究中，加深了人們對(duì)HIV的認(rèn)識(shí)。無(wú)論是蛋白質(zhì)，核算，脂類，碳水化合物，還是小分子化合物，SPR生物傳感器都能實(shí)時(shí)地分析其相互作用。而且不需要對(duì)分析物進(jìn)行任何標(biāo)記。因此，這項(xiàng)技術(shù)被用來(lái)分析病毒生命周期

2、每個(gè)階段的各種生物分子間的相互作用，從病毒侵染，復(fù)制，出芽到成熟每個(gè)階段的與疫苗開發(fā)和抑制藥物研究相關(guān)的基礎(chǔ)研究。SPR生物傳感器提供一個(gè)獨(dú)特和細(xì)致的視角來(lái)深入了解HIV。病毒生命周期的每個(gè)過(guò)程都由分子間的相互作用來(lái)控制，也是研究HIV的核心問題。因此大量的科研工作在SPR生物傳感器上完成也就不足為奇了。如Fig.1a所示，將參與結(jié)合的一種伙伴分子例如抗體固定在傳感片表面，另一種伙伴分子（在這個(gè)例子中為抗原）流過(guò)傳感片表面。它們結(jié)合形成復(fù)合物以及復(fù)合物的解離都會(huì)改變傳感片表面的折光率，SPR能連續(xù)地監(jiān)測(cè)這種折光率的變化。SPR生物傳感器對(duì)分子質(zhì)量的檢測(cè)靈敏度特別

3、高，因此不必對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行熒光或同位素標(biāo)記就能識(shí)別蛋白質(zhì)的多個(gè)結(jié)合位點(diǎn)，還能定量的測(cè)定生物分子反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)，親和力和熱力學(xué)常數(shù)。與其他檢測(cè)結(jié)合反應(yīng)的技術(shù)不同，如酶聯(lián)免疫反應(yīng)（ELISA）或基于小珠的技術(shù)要求反映物與產(chǎn)物分開，且反應(yīng)平衡受到洗脫的影響；SPR生物傳感器能在存在游離反應(yīng)物的情況下檢測(cè)反應(yīng)復(fù)合物的產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)親和力極低的相互作用和瞬時(shí)反應(yīng)的研究。因此，應(yīng)用SPR生物傳感器定量的研究結(jié)合反應(yīng)幾乎沒有誤差。與其他生物物理的方法比較，如熱量滴定的方法，SPR生物傳感器具有需要的樣品量少（一般只需要幾微克）和自動(dòng)化程度高（目前的技術(shù)可分析100~400個(gè)

4、樣品/天）的優(yōu)點(diǎn)。為了更好的分享用SPR技術(shù)得到的關(guān)于HIV的知識(shí)，我們將分四部分：抗體特征，病毒生命周期，臨床上的應(yīng)用和藥物研發(fā)來(lái)介紹SPR生物傳感器在HIV研究中的應(yīng)用。我們還舉例說(shuō)明了如何完成基本的實(shí)驗(yàn)并概況了最新的研究方向如模擬膜表面技術(shù)和直接檢測(cè)小分子抑制劑。SPR生物傳感器在研究HIV中的廣泛應(yīng)用，說(shuō)明了這項(xiàng)技術(shù)能被普遍地應(yīng)用于微生物體系的研究。抗體特征幾乎HIV（Fig.1b）所有的結(jié)構(gòu)與功能成分都以抗體為探針，SPR生物傳感器對(duì)了解這些抗體特性起到了重要的作用。這項(xiàng)技術(shù)被用來(lái)識(shí)別重疊的抗原結(jié)合位，同時(shí)獲得抗體和抗原反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)，親和力和熱力學(xué)

5、常數(shù)。Fig.1(a)在一個(gè)SPR的實(shí)驗(yàn)中，一種配體（圖示為抗體）被固定到傳感片表面。另一分析物（圖示為抗原））流過(guò)配體。SPR檢測(cè)器檢測(cè)當(dāng)分析物聚集和離開傳感片表面時(shí)的連續(xù)的折光率變化。（b）用SPR生物傳感器研究的HIV的各組分。（3）用SPR生物傳感器研究HIV的整個(gè)生命周期，包括：侵染，反轉(zhuǎn)錄，整合，轉(zhuǎn)錄和翻譯，調(diào)節(jié)，組裝，出芽和成熟。定位抗原決定表位由于雜交瘤產(chǎn)生單克隆抗體耗時(shí)耗力，一般定位抗原決定表位只針對(duì)少數(shù)抗體，且在抗體生產(chǎn)的后期進(jìn)行。如果應(yīng)用SPR生物傳感器則能在抗體研發(fā)的早期就定位抗原決定表位，因?yàn)樵摷夹g(shù)只要很少量的抗體，而且不需要標(biāo)記和提純

6、。Fig.2a闡明了一個(gè)簡(jiǎn)單的競(jìng)爭(zhēng)性的定位抗原決定表位的方法。固定在傳感片上的抗體#1（Ab#1）是用來(lái)俘獲抗原（Ag）的?？贵w#2和抗體#3被先后加入以檢測(cè)每個(gè)抗體是否能在有抗體#1的情況下繼續(xù)與該抗原結(jié)合。如Fig.2b所示，如果抗體#2識(shí)別不同的結(jié)合位點(diǎn)就能繼續(xù)與抗原結(jié)合而使反應(yīng)信號(hào)增加，反之如果抗體#2識(shí)別重疊的結(jié)合位點(diǎn)則不能繼續(xù)結(jié)合。通過(guò)這樣的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，F(xiàn)agerstam等成功地定位了一組30個(gè)單克隆抗體的抗原決定表位，并得到其中6個(gè)抗體能同時(shí)與殼蛋白結(jié)合的結(jié)論［2］。動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)，親合力和熱力學(xué)常數(shù)能實(shí)時(shí)分析結(jié)合反應(yīng)是SPR生物傳感器的標(biāo)志。反應(yīng)時(shí)的動(dòng)

7、態(tài)結(jié)合速率和解離速率將Fig.2SPR技術(shù)研究抗體和抗原的作用。（a）定位抗原表位的實(shí)驗(yàn)方法。#1抗體固定在傳感片表面，抗原由#1抗體俘獲，然后再加其他抗體（#2或#3）。（b）典型的先加抗原，再加#2抗體的傳感圖，#2抗體能繼續(xù)與抗原結(jié)合，說(shuō)明#2抗體與#1抗體的結(jié)合位點(diǎn)不重疊。（c）動(dòng)力學(xué)分析的實(shí)驗(yàn)方法。（d）重疊在一起的抗原分別與#2抗體與#1抗體的結(jié)合的傳感圖。提供高分辨率的關(guān)于復(fù)合物形成和復(fù)合物穩(wěn)定性的信息。Figure2c描述了一種典型的抗原-抗體動(dòng)力學(xué)分析的模式。一般將抗體固定在CM5傳感片表面，讓抗原流過(guò)傳感片。對(duì)HIV體系的動(dòng)力學(xué)研究是由Kar

8、lsson等最先開始的，