生物物理学：测试生物标志物的有效性

LMU的研究人员开发了一种方法，用于确定目标蛋白质能够如何可靠地使用超分辨率荧光显微镜进行标记。

现代显微技术使得可以以惊人的细节观察细胞内部的运作。“我们现在能够在显微镜下观察单个蛋白质的排列和相互作用，”LMU的生命分子物理学主席、同时也是MPI生物化学研究所的马克斯·普朗克研究员Ralf Jungmann教授说道。这位生物物理学家的团队最近开发了革命性的RESI（Resolution Enhancement by Sequential Imaging）方法。该技术可用于改善荧光显微镜的分辨率，达到埃级尺度——远低于光的经典衍射极限。对于这一点，DNA共轭标记分子至关重要，研究人员将其精确地连接到他们想更好地了解的分子上。

Jungmann的团队现在在《自然方法》期刊上介绍了一种可以用来量化生物标记分子与目标蛋白结合程度的技术。“如果你想要做出定量可靠的陈述，这是绝对至关重要的，”物理学家解释道。通过了解标记效率，可以以这种方式进行空间分辨蛋白质组学研究。这不仅可以让你了解细胞中单个蛋白质的功能，还可以了解它们的存在程度以及它们的数量和行为在某些情况下的变化。“但只有当我们能够评估标记效果时才有可能。”因为只有标记的蛋白质在显微镜下发出闪光，并因此变得可见。

由Jungmann团队开发的方法通过向目标蛋白添加参考生物标记来实现这种评估。这种标记在显微镜下呈现不同颜色的“发光”，因此成功标记的蛋白质会显示出两种颜色。Jungmann的团队通过使用膜蛋白CD86等物质证明了这一点：参考生物标记产生粉红色荧光，而实际标记产生蓝色荧光。这样就形成了无数粉红色和蓝色光点的图案。在标记失败的地方，只有参考生物标记单独发光。标记效率是根据双重和单一照亮的分子比率计算的。

与以前用于确定结合效率的方法相比，这种方法具有几个优点：“它不仅在体外，而且在体内即完整细胞的情况下都能工作，”Jungmann解释道。“该技术还可以应用于各种不同的目标分子、生物标记和样本，并且与各种超分辨率方法兼容。”一种可靠且广泛适用的评估标记效率的方法对于确保准确数据评估并实现不同结合物、标记条件和研究实验室之间的可靠比较至关重要。

研究的作者们确信，新的定量方法为显微镜方法的潜力显著扩展铺平了道路：“现在我们还可以考虑特定的生物医学应用，其中定量检测蛋白质和过程至关重要，”Jungmann说道。例如，这包括癌症研究，在这种情况下，有关细胞表面蛋白质和药物之间相互作用的信息对于新型药物的开发至关重要。