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J. Am. Chem. Soc. | 采用生物正交策略促进和检测细胞间相互作用

分享一篇发表在JACS上的文章“Promotion and Detection of Cell−Cell Interactions through a Bioorthogonal Approach”,通讯作者是来自香港中文大学化学系的吴基培教授,研究方向是功能性染料相关的化学。在本文中,作者发展了一种生物正交的活细胞标记策略,用于促进和检测细胞间的相互作用。


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细胞间物理层面上的相互作用对于组织形态发生、免疫过程起到重要的作用。细胞通讯和相互作用的破坏可能导致发育缺陷、癌症以及神经和免疫疾病。在生物系统中,细胞通常在迁移过程中随机接触。然而,这种短暂的接触可能不会启动它们之间的任何通信和细胞聚集体的形成。事实上,细胞间相互作用通常是由每个细胞伴侣表面的黏附蛋白诱导的。为了便于操纵相互作用,研究者们已经开发了基于互补成分的分子,如亲和素和生物素、互补寡核苷酸等的策略。然而,复杂组织中检测细胞间的相互作用仍然具有挑战性。因此,在本文中作者发展了一种生物正交策略,利用反电子需求的 Diels-Alder (iEDDA) 反应共价连接细胞并激活荧光探针,实现了细胞间相互作用的可视化。
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在该策略中,作者合成了被四嗪集团cage住的BODIPY荧光团并采用马来酰亚胺的修饰使之能够修饰到细胞表面的巯基上,此外作者还在二者之间引入了一段亲水的多肽序列作为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为linker的带有马来酰亚胺的双环[6.1.0]壬-4-炔(Mal-BCN)。当肿瘤细胞和免疫细胞分别被这两种基团修饰时,通过iEDDA反应实现共价连接后,通过键合能量转移可以有效淬灭BODIPY核心的荧光,从而恢复荧光发射。实现细胞间的共价连接及成像。
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作者首先通过荧光光谱研究了Mal-TzBDP的BCN响应特性。他们发现被四嗪cage住的BODIPY在501nm处的荧光强度几乎为零且60min内保持稳定,当加入BCN后荧光显著增加且在15min内达到平台期。LCMS也检测到了预期的反应产物。随后,作者尝试将反应基团偶联到细胞膜上。他们分别采用TCEP处理细胞以增加游离巯基的比例,而后分别用Mal-TzBDP修饰巨噬细胞RAW264.7以及用Mal-BCN修饰肿瘤细胞A431,并分别对二者进行染色以实现流式细胞术的鉴定。结果表明将这两种细胞混合后,30%的细胞出现在了右上象限,表明了二者的相互作用。
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最终,作者也研究这种共价连接策略对于巨噬细胞吞噬作用的影响。他们发现Mal-TzBDP修饰的RAW264.7在LPS激活后与带有BCN修饰的A431共培养时可以在24h内实现对肿瘤细胞的吞噬,而未经修饰的A431则只能被少量吞噬,表明这种细胞表面的修饰对巨噬细胞的吞噬过程有较大的促进作用。
总的来说,本文利用生物正交的偶联策略在共价连接细胞的同时进行成像,实现了对细胞间相互作用的检测,并证明了具有促巨噬细胞吞噬作用的效果。
本文作者:WYQ
责任编辑:WYQ
原文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c04317
文章引用:10.1021/jacs.4c04317



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