細(xì)胞表面工程在細(xì)胞膜成像中的應(yīng)用.pdf

1、細(xì)胞膜是一種關(guān)鍵細(xì)胞器，它在結(jié)構(gòu)上構(gòu)成了細(xì)胞的邊界以保持整個(gè)細(xì)胞的完整性，又在功能上與細(xì)胞貼壁、遷移、增殖、胞吞、凋亡和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等重要生命活動(dòng)密切相關(guān)。對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)與功能的研究可以獲得關(guān)于細(xì)胞行為和狀態(tài)的重要信息。細(xì)胞膜熒光標(biāo)記是細(xì)胞膜研究中最簡(jiǎn)單和最重要的手段，它不僅可以直觀地觀察細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，還可以動(dòng)態(tài)追蹤其變化。目前常用的細(xì)胞膜熒光染料（如DiD家族和FM家族）面臨著容易被細(xì)胞內(nèi)吞、熒光穩(wěn)定性不足以及與免疫熒光染色不兼容等諸多問題

2、。另一方面，近年來興起的細(xì)胞表面工程技術(shù)，可以通過修飾細(xì)胞表面從而賦予細(xì)胞新的性質(zhì)和功能，因此引起越來越多的關(guān)注。本論文采用以疏水錨定為修飾策略的細(xì)胞表面工程技術(shù)，設(shè)計(jì)合成了若干新型細(xì)胞膜熒光成像試劑，大大改善了細(xì)胞膜的成像效果。
　　由于膽固醇分子具有優(yōu)異的細(xì)胞膜疏水錨定能力，我們首先基于膽固醇分子開發(fā)出了帶生物素基團(tuán)的單位點(diǎn)細(xì)胞膜錨定試劑(cholesterol-polyethylene glycol-biotin，chol-

3、PEG-biotin)。通過該單位點(diǎn)膜錨定試劑使細(xì)胞表面生物素化后，可以高效地把修飾有親和素分子的量子點(diǎn)聚集到細(xì)胞膜上，從而實(shí)現(xiàn)基于量子點(diǎn)的抗光漂白細(xì)胞膜標(biāo)記，使長(zhǎng)時(shí)間細(xì)胞膜熒光成像觀察成為了可能。為了抑制細(xì)胞對(duì)細(xì)胞膜標(biāo)記試劑的內(nèi)吞作用，我們又進(jìn)一步開發(fā)了多位點(diǎn)膜錨定試劑。該試劑以乙二醇?xì)ぞ厶?GC)高分子為骨架，側(cè)鏈以末端接有膽固醇基團(tuán)的聚乙二醇鏈段(PEG-cholesterol)為多位點(diǎn)錨定單元，以異硫氰酸熒光素(FITC)為熒光

4、單元。由于該試劑具有多個(gè)膜錨定位點(diǎn)，而且分子量大，所以其被細(xì)胞內(nèi)吞的程度大大減弱。除此之外，我們將多位點(diǎn)錨定策略升級(jí)為由生物素與親和素介導(dǎo)的雙重修飾法，避免了多位點(diǎn)試劑容易從細(xì)胞膜脫落而使細(xì)胞膜上熒光信號(hào)減弱的缺陷。該方法不僅將成像保持至8h以上，而且實(shí)現(xiàn)了免清洗細(xì)胞膜成像。另外，我們還發(fā)現(xiàn)多位點(diǎn)錨定分子具有構(gòu)象調(diào)整能力，使其不僅能夠通過疏水錨定作用實(shí)現(xiàn)動(dòng)物細(xì)胞膜成像，還可通過靜電相互作用實(shí)現(xiàn)真菌和細(xì)菌的細(xì)胞壁成像，使細(xì)胞表面標(biāo)記具有普