蛋白質(zhì)如何幫助生物醫(yī)學(xué)成像

蛋白質(zhì)如何幫助生物醫(yī)學(xué)成像?

安德烈：蛋白質(zhì)是由氨基酸構(gòu)成的分子。在我們的身體和所有生命形式中，蛋白質(zhì)具有許多功能——例如，它們是讓細(xì)胞產(chǎn)生能量或接收信息的機(jī)器。在成像中，我們可以利用產(chǎn)生信號(hào)(例如光)的蛋白質(zhì)來(lái)觀察活生物體內(nèi)發(fā)生的情況。蛋白質(zhì)的優(yōu)勢(shì)在于它們是遺傳編碼的，它們可以成為細(xì)胞或生物體的組成部分——與例如需要從外部添加的染料形成對(duì)比。在成像中，我們可以將其用于我們稱為標(biāo)記的東西。標(biāo)簽為長(zhǎng)時(shí)間跟蹤不同狀態(tài)的細(xì)胞開(kāi)辟了令人興奮的可能性，而不必干擾或損壞活組織。這允許我們，例如，

您設(shè)計(jì)的可轉(zhuǎn)換蛋白質(zhì)的秘密是什么?

Andre：在不同顏色的光照射下，可切換標(biāo)記蛋白可以改變它們的狀態(tài)，在我們的例子中是我們讀出的信號(hào)。分子機(jī)制就像一個(gè)微小的開(kāi)關(guān)，可以將蛋白質(zhì)的狀態(tài)從開(kāi)啟變?yōu)殛P(guān)閉，并由此產(chǎn)生信號(hào)。在自然界中，這些蛋白質(zhì)通常負(fù)責(zé)光依賴反應(yīng)——例如植物朝向光的方向。

您在一種稱為光聲成像的方法中使用可切換蛋白質(zhì)——那是什么?

安德烈：光聲成像——由 Vasilis Ntziachristos 在慕尼黑亥姆霍茲進(jìn)行了世界領(lǐng)先的研究——是一種依賴于讀取光產(chǎn)生的超聲信號(hào)的成像方法。與其他成像技術(shù)相比，光聲成像已經(jīng)能夠提供更高的穿透深度、更高的分辨率和更大的視野。然而，對(duì)于許多研究問(wèn)題，光聲學(xué)需要基因編碼的報(bào)告器和傳感器等工具。光開(kāi)關(guān)標(biāo)記蛋白可以在這方面提供幫助。在我們的研究中，光可切換信號(hào)使我們能夠通過(guò)使標(biāo)簽閃爍來(lái)在其他信號(hào)的強(qiáng)烈背景下可視化少量細(xì)胞。你可以把它想象成海上暴風(fēng)雨黑夜中的燈塔。在活生物體中可視化少數(shù)細(xì)胞的能力很重要，因?yàn)樵S多生物現(xiàn)象，尤其是在免疫系統(tǒng)中，依賴于少數(shù)細(xì)胞。我們的目標(biāo)是有朝一日追蹤活生物體中的單個(gè)標(biāo)記細(xì)胞并可視化它們的功能——以提高我們的知識(shí)，例如關(guān)于免疫系統(tǒng)或腫瘤發(fā)展的知識(shí).

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