无水磷酸二氢钠用于细胞

近日，The Lancet Rheumatology发表一项研究预测到2050年全球骨关节炎的患病率情况，研究显示，截止到2020年，全球骨关节炎患者增加到5.95亿，约占全球人口的7.6%，增幅高达132%。由此可见，开发针对骨相关疾病的精准无创诊疗技术迫在眉睫，因为它不仅可以连续监测骨代谢、生长、转移、给药和指导手术，而且可以实现骨疾病的高效治疗。然而，设计精准无创的骨疾病诊疗探针是极具挑战的工作。应 用 报 道今年9月，青岛科技大学袁勋教授团队在《Aggregate WILEY》报道了一种新型的金团簇基骨靶向诊疗探针[1]，实现了高时空分辨的体内骨靶向近红外二区（NIR-II）荧光成像和增强的类风湿性关节炎治疗。图1. Au44MBA26-P团簇的体内特异性骨靶向和高分辨率成像该探针的设计关键在于将原子级精确的NIR-II发射Au44团簇的表面进行磷酸化。一方面，Au44团簇的表面磷酸化大大增强了探针的骨靶向能力，使骨主要成分羟基磷灰石对磷酸化前后的Au44团簇探针的理论max吸附量提高了1.36倍，使该团簇探针实现了高对比度和高分辨率的体内骨靶向NIR-II荧光成像（信噪比提升1.4倍，见图1）。图2. Au44MBA26-P团簇对胶原免疫诱导大鼠类风湿性关节炎(CIA)模型的治疗作用另一方面，该团簇探针作为一种新型纳米药物，具有直接的生物效应，可显著抑制脂多糖诱导的小鼠巨噬细胞促炎因子的产生。在II型胶原诱导的大鼠类风湿性关节炎治疗中，该团簇探针表现出优异的抗炎和免疫调节作用，可将破坏的软骨恢复到接近正常状态，比临床治疗药物甲氨蝶呤效果更为显著（图2），且具有良好的肾脏清除率和优良的生物相容性。本研究提出了一种金属纳米团簇基诊疗探针的设计范例，为高分辨率骨靶向荧光成像和类风湿性关节炎治疗提供了新思路。图3.睿光NirVivo-Pro 近红外二区小动物活体荧光成像系统助力科研研究[1]: Phosphorylation of NIR-II emitting Au nanoclusters for targeted bone imaging and improved rheumatoid arthritis therapyhttps://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0142961223001382产 品 推 荐近红外二区小动物活体荧光成像系统NirVivo-Pro 活体荧光成像系统是北京睿光科技自主研发的一款专门用于近红外二区的光学成像系统。该系统可实现高质量荧光图像的采集及图像处理，实时地观察基因在活体动物体内的表达、肿瘤的发生、生长、转移及药物的治疗效果，对同一个动物进行时间、环境、发展和治疗影响跟踪，可用于生命科学、医学研究及药物开发等应用领域。产品特点

点评 | 朱锦芳（NIH）2022年5月23日，上海交通大学基础医学院生化与分子细胞生物学系童雪梅教授课题组及其合作团队，上海市免疫学研究所李斌研究员课题组和复旦大学附属华山医院/脑科学转化研究院杨辉研究员，在Nature Metabolism杂志在线发表题为 Non-oxidative pentose phosphate pathway controls regulatory T cell function by integrating metabolism and epigenetics 的研究论文，揭示非氧化磷酸戊糖途径（非氧化PPP）对调节性T（Treg）细胞代谢模式及细胞功能的调控机制。Nature Metabolism同期发表伦敦帝国理工学院Margarita Dominguez-Villar博士为该研究撰写的News & Views特评，认为该文章发现非氧化PPP在Treg细胞活化和功能调控中的中心地位（a central regulator）。表达特征转录因子Foxp3的Treg细胞是一类具有免疫抑制功能的CD4+ T细胞亚群，维持机体免疫系统稳态，防止免疫过激诱发自身免疫病。已知葡萄糖酵解、脂肪酸氧化和氨基酸分解代谢等都参与 Treg 细胞功能调控。PPP是一条不产生ATP的葡萄糖分解代谢途径，由生成NADPH的氧化PPP和产生5-磷酸核糖的非氧化PPP组成。非氧化PPP包括4个代谢酶催化的5步可逆反应，可以通过改变代谢物流向来满足细胞的功能需求。非氧化PPP是否参与免疫细胞如Treg细胞的代谢与功能调控尚不清楚。转酮醇酶TKT是非氧化PPP中催化两步可逆反应的代谢酶。童雪梅团队已发现TKT在肝脏、脂肪和肠道中调控糖脂代谢平衡的重要作用（Li M et al, Cancer Research, 2019 Tian N et al, Diabetes, 2020 Tian N et al, Cell Death & Disease, 2021）。在本研究中，研究人员通过构建Treg细胞特异性敲除TKT的小鼠模型，深入探究非氧化PPP是否和如何调控Treg细胞代谢及功能。他们研究发现，Treg细胞特异性敲除TKT的小鼠出生3周后发生严重自身免疫性疾病，并且在断奶之后相继死亡，其表型与缺失Foxp3基因的小鼠相似。进一步研究发现，敲除TKT在不影响Treg数目和转录因子Foxp3 水平的情况下，阻断Treg细胞的免疫抑制功能。为了排除炎症反应的影响，研究者根据Foxp3基因位于X染色体和雌鼠X染色体选择性失活的特点，构建了在同一只鼠中既有TKT缺失又有TKT正常表达的Treg细胞嵌合小鼠模型。该小鼠Treg细胞的转录组和表观遗传组分析表明，TKT缺失导致Treg细胞中87.9%的差异表达基因被下调，染色质可及性降低。这些被下调的基因几乎全部为效应性Treg特征性基因，表明非氧化PPP对调控Treg细胞免疫抑制功能是必需的。研究者进一步发现，TKT缺失导致Treg 细胞NADPH 减少和氧化应激增加，葡萄糖进入线粒体氧化减少，脂肪酸氧化增加，氨基酸分解代谢显著增强，分解代谢重构使线粒体功能受损。同时，被氧化应激和线粒体损伤诱发的还原性TCA循环使α-酮戊二酸/琥珀酸及α-酮戊二酸/富马酸比率降低，DNA甲基化增加，抑制Treg细胞特征性功能基因表达，导致其免疫抑制性功能丧失。文章也发现非氧化PPP中的另外一个代谢酶——转醛醇酶（TAL），对维持效应性Treg特征性功能基因表达也不可或缺。此外，在自身免疫性病人外周血 Treg细胞中，TKT水平显著降低。综上所述，此研究首次揭示非氧化PPP对于调控Treg细胞中糖、脂和蛋白质分解代谢稳态、维持代谢物依赖的表观遗传修饰和功能基因表达有关键作用，即非氧化PPP可以通过整合三大营养物质代谢和表观遗传修饰控制Treg细胞功能。这项研究将为通过调控Treg功能防治自身免疫性疾病和其它免疫相关疾病提供新策略新手段。非氧化 PPP 通过整合代谢组和表观遗传组调控Treg细胞功能上海交通大学医学院博士生刘琪、阿拉巴马大学伯明翰分校博士生朱方明和上海市免疫学研究所博士生刘鑫男是该研究论文的共同第一作者。此项研究得到复旦大学生物医学研究院叶丹研究员、海军军医大学附属长征医院风湿免疫科徐沪济主任、上海交通大学附属仁济医院沈南主任、上海交通大学基础医学院徐天乐教授、清华大学药学院胡泽平研究员、阿拉巴马大学伯明翰分校胡晖教授等合作实验室的大力协助。通讯作者为童雪梅教授、李斌研究员和杨辉研究员。专家点评朱锦芳Jeff Zhu (Chief, Molecular and Cellular Immunoregulation Section, NIH)调节性T细胞（Tregs）在维持免疫耐受和免疫稳态中发挥关键作用，并且参与调节感染和癌症中的各种免疫反应。一方面，Treg功能的丧失通常与自身免疫和过度炎症有关；另一方面，肿瘤微环境中激活的Treg往往会抑制肿瘤免疫。因此，了解Treg的产生、激活及其获得抑制性功能的机制不仅将拓展基础免疫学认知，而且将为各种免疫相关疾病提供新颖有效的临床疗法。不同的代谢途径在控制Treg和效应性辅助型CD4+ T（Th）细胞的发育和分化中作用不同。经典观点认为，Tregs更倾向于脂肪酸氧化，而效应Th细胞主要利用葡萄糖作为能量来源。在本项工作中，童雪梅团队及其合作实验室共同发现，非氧化磷酸戊糖途径（非氧化PPP）在控制Treg细胞激活和抑制功能中起着关键作用。非氧化PPP是葡萄糖分解代谢的一个分支，它在Treg和效应性Th细胞中的功能尚不清楚。令人惊奇的是，在Treg中敲除非氧化性PPP中的重要酶—转酮醇酶（TKT），小鼠会产生致死性自身免疫病。Treg细胞特异性 TKT 缺失导致其失去免疫抑制功能，却不影响其发育和Foxp3蛋白表达。机制上，童雪梅及其合作团队发现TKT缺失诱导线粒体氧化应激和还原性TCA循环，导致α-酮戊二酸（α-KG）水平降低。α-KG作为重要的表观遗传辅助因子，能调控组蛋白和DNA去甲基化酶的功能。TKT缺失时，Treg中众多基因的DNA甲基化增加，染色质可及性下降。并且，α-KG补充能够改善由Treg特异性TKT 缺失引起的自身免疫反应。此外，在临床自身免疫性疾病患者外周血Treg中，TKT水平被下调。Treg获得抑制功能需要被激活，TKT缺失诱发的自身免疫反应是由活化Treg特征性基因表达减少所导致的。由于Treg细胞群体的异质性，单细胞分析可以为TKT如何调节Treg激活和表观修饰提供一个更清晰的解释。然而，该研究发现在大约1000个激活态Treg特征基因中，只有124个受到TKT缺失的影响，却诱发了显著的小鼠自身免疫病表型，表明这个小的基因群体包含对Treg功能至关重要的效应分子，例如IL-10和TIGIT等。因此，本项研究发现令人印象非常深刻。本项工作不仅促进我们全面认识Treg细胞激活和功能的机理，而且在未来治疗人类疾病方面具有潜在重要转化价值。原文和特评链接：https://www.nature.com/articles/s42255-022-00575-z，https://www.nature.com/articles/s42255-022-00574-0

FJA-2型微机控制自动滴定系统测定食品添加剂磷酸氢二钠 方建安 张振兴 （南京传滴仪器设备有限公司、徐州天嘉食用化工有限公司） 徐州天嘉食用化工有限公司携带样品与有关分析试剂前来我公司，利用FJA-2 型微机控制自动滴定系统对磷酸氢二钠含量的测定，对多个样品的测试结果表明，电位滴定法测定磷酸氢二钠含量，具有较高的灵敏度与好的测定精度，滴定图谱清晰。现将测试结果报告如下，供能考。 （一）磷酸氢二钠测定方法与结果 用天平称取样品溶液零点几克，精确到0.001g（视样品含量不同而不同）于100ml烧杯中，加c1mol/L盐酸10ml，加50 ml蒸馏水，待样品溶解后，以PH复合电极为指示电极，用NaOH［C(NaOH)＝0.9795mol/L］为滴定剂，在FJA-2微机控制自动滴定系统上进行自动滴定，叁个样品测量结果如下表。滴定曲线如图所示。 测量次数 样品号 样重（克） 滴定剂体积 终点1 (ml) 滴定剂体积 终点2(ml) 磷酸氢二钠含量 （%） NaN2 0.516 6.265 9.894 97.82 NaN2 0.526 6.047 9.750 97.92 NaN2 0.652 5.405 9.987 97.75 计算 磷酸氢二钠%=[C (V2-V1) 0.1420 100]/m 式中： C&mdash &mdash NaOH滴定剂的摩尔浓度； V&mdash &mdash 滴定剂NaOH的耗用量（ml）； m&mdash &mdash 试样重量； 0.1420&mdash &mdash 为磷酸氢二钠的毫摩尔质量。 （二）讨论 1、上述是连续3次测定结果，可以看出，几次测定结果的最大值减最小值的绝对差值都在于0.2% 以内。最后一个图谱为体积对pH滴定曲线。 2、为了保证测定的精度要注意下面几个重要环节： （1）、正确配置NaOH溶液也是控制滴定的精度的一个重要因素。要点是要用饱和NaOH溶液来配制滴定剂，不要固体称重来配制；要用新的去离子水（电导值小于5µ S）来配制滴定剂；滴定剂瓶上要装吸收二氧化碳的过滤器等。 （2）、pH复合电极要靠滴定池边，磁力搅拌要平稳，不要太剧烈，以防样液的损失。 参考文献 【1】 斯维拉。G著，高立译。自动电位滴定。北京。原子能出版社。1985 【2】 方建安，夏 权编著。电化学分析仪器。南京，东南大学出版社，1992 【3】 方建安，影响电位滴定精度的几个问题，分析仪器，（4），1993 【4】 方建安，方 晖等，一种微机控制的自动光度滴定系统，分析化学，（10）24，1233，1996

近日，加拿大发出通报(G/SPS/N/CAN/636)，加拿大卫生部公布关于准许食品添加剂磷酸三钠用于某些标准化肉类、家禽、海产和淡水产品及非标准化食品建议的信息咨询文件。加拿大卫生部收到一项提案，要求凡是已准许使用焦磷酸钠(四元磷酸钠)及/或酸式焦磷酸钠的情况下，合法批准磷酸三钠用于标准化肉类、家禽肉、海产和淡水产品及非标准化食品。磷酸三钠是一种具有不同技术功能的磷酸盐，它能代替其他已允许使用的磷酸盐产品。按磷酸二钠计算，标准化肉类、家禽及海产和淡水类动物产品内磷酸三钠的拟定最高使用标准占磷酸盐添加总量的0.5%。当磷酸三钠单独使用或与其他磷酸盐结合使用时，该最高使用标准适用于磷酸三钠。非标准化食品的使用标准拟作为一种符合良好制造规范(GMP)的使用标准。这些拟定最高使用标准与其他当前已准用于这些食品磷酸盐的法定使用标准相同。　　加拿大卫生部完成了支持拟定使用食品添加剂提案所述磷酸三钠相关信息的安全评估，并确定不存在与规定使用相关的卫生或安全问题。卫生部确定申请人符合食品药品法规第B.16.002节概述的食品添加剂提案要求。因此，加拿大卫生部拟准许磷酸三钠按技术咨询文件所述合法使用。　　目前该通报正在征求意见中。

大家好，本周分享一篇发表在Nature Methods上的文章PROBER identifies proteins associated with programmable sequence-specific DNA in living cells，本文的通讯作者是来自斯坦福大学的Paul A. Khavari教授，他们组主要致力于干细胞分化与癌症的基因组调控方面的研究。在本文中，作者团队开发了一种通过游离基因招募的近端生物素化技术（PROBER），用于在活细胞中研究与特殊DNA序列相互作用的蛋白。时空和细胞类型特异性基因表达模式由称为顺式调控元件（CREs）的DNA序列控制，它可以通过招募一些蛋白因子来激活或抑制转录复合物的形成。目前已经确定了数千个富含转录因子结合基序的CRE，但其中仅有少数进行了生化表征，因此开发新的工具来定义这些相互作用蛋白是非常必要的。目前，用于识别与感兴趣DNA序列相关蛋白的方法，如CAPTURE、Chap等大多需要交联，这可能会导致偏差的引入。因此，在本文中，作者开发了一种通过近端生物素化定量检测活细胞中短DNA序列（≤80bp）相关蛋白复合物的方法——PROBER。在设计上，PROBER主要需要三种质粒。其中pBait包含目的DNA序列作为“诱饵”，克隆在酿酒酵母GAL4 结合上游激活序列 (UAS) 16的三个串联重复之间；pSprayer质粒表达融合Cal4的枯草芽孢杆菌BASU生物素连接酶（HA tag）；pDriver表达SV40大T抗原用于通过它们的 SV40 复制起点对所有质粒进行高拷贝游离扩增。在生物素存在时，结合在UAS序列上的生物素连接酶可以生物素化结合在目标DNA序列上的蛋白复合物，裂解细胞后采用链霉亲和素捕获生物素化的蛋白质，并使用WB或质谱进行检测。为验证方法的可行性，作者检测了YY1（Yin Yang1），发现与乱序的对照组相比，实验组可以有效地富集到YY1，并且同时富集到了与YY1相互作用的 INO80 复合物中的NFRKB 和 RUVBL1 亚基。接下来，作者也将PROBER与DNA pull down法进行了对比，GO 分析表明，通过 DNA pull down鉴定到的大多数蛋白与 RNA 结合有关，而 PROBER 鉴定到的蛋白质与转录控制有关。最后，作者将PROBER技术应用于了hTERT启动子突变体相互作用蛋白的鉴定。hTERT被发现在多种癌症中会产生单个位点突变（C250T、C228A 和 A161C），作者克隆了这些突变并使用PROBER进行富集，发现了一些由于癌症相关突变而增加的启动子调节因子。总的来说，本文开发了一种近端生物素化方法PROBER，用于活细胞中与短DNA序列相关蛋白的检测。

前言：深低温下细胞出于“休眠”状态得以长期保存，解冻后需要维持较好的活率才能达到应用效果 ，细胞解冻需要一个”舒适“的温度范围，如何实现过程控温？如何有效安全解冻细胞？如何维持工艺可重复？今天小编向各位介绍一款全系列产品，它就是美国百奥莱BioLife公司开发的ThawSTAR细胞程序复苏仪，一直被业内视为解锁细胞解冻工艺黑科技产品，ThawSTAR可以轻松实现细胞自动化解冻，标准工艺高度重复，解冻安全、操作方便、性能稳定！一、ThawSTARTM CFT系列细胞复苏仪（冻存管专用）2021年6月23日CFDA正式批准由复星凯特引进美国Kite的嵌合抗原受体CAR-T细胞治疗产品奕凯达（阿基仑赛注射液）上市，该药品为中国首个获批上市的细胞治疗产品，行业士气颇受鼓舞，9月3日，国内第 2 款CAR-T! 药明巨诺 “瑞基仑赛注射液”获批上市 。一时间，朋友圈瞬间被刷爆，翘首期盼，艰辛付出，终于硕果累累！近二十年，随着世界生物技术快速发展，国内生物制药行业生机盎然，新的制药工艺不断引进与改进，免疫细胞靶向治疗已然成为实体肿瘤、癌症等决定患者生与死的最后救命稻草。对于采用“活体”细胞静脉注射的方式备受关注！白血病女孩Emily通过CAR-T疗法实现痊愈的故事，让患者再次看到希望。实际上，细胞解冻复苏需要一个“舒适温度”范围才能维持较好的解冻后活率，美国百奥莱BioLife 公司自2015年推出首款ThawSTARTM CFT系列细胞程序复苏仪以来，一直被视为业内黑科技产品，在无水干式的条件下自动化轻松解冻冻存管内细胞，而且维持与水浴一致的解冻活率，该款仪器设计小巧，操作简单，通过STARTM低温传感技术监控细胞样本解冻过程温度变化，可以在BSC生物安全柜内洁净度较高的环境中直接使用，相比传统水浴操作，ThawSTAR 解冻更安全、更稳定、更方便！ThawSTARTM 操作简单，流程如下：1. 连接电源启动仪器，预热至起始温度2. 垂直插入冻存管3. 仪器自动启动解冻程序4. 程序达到解冻终点后，冻存管弹出5. 取出样本后，轻轻晃动，冰晶消失。ThawSTARTM CFT系列细胞复苏仪订购信息，如下：二、ThawSTARTM CB系列细胞复苏仪（冻存袋专用）当前，已上市的几款CAR-T细胞药主要采用冻存袋灌装解冻，复杂且昂贵的生产工艺决定了其在终端市场的售价，此前，复星凯特阿基仑赛注射液被流出的药品销售订单来看，国内首款CAR-T疗法阿基仑赛注射液零售价为120万元/袋（约68ml），复星凯特相关负责人回复记者称，“公司CAR-T细胞治疗产品定价将根据价值、疗效、成本等各项综合考量制定，目前定价方案尚未最终确定，正在进行多方沟通中，希望可以惠及风多中国患者。” 但毫无疑问的是CAR-T细胞疗法确实很贵！（来源：资料图）（来源：资料图）CAR-T细胞疗法的全称是嵌合抗原受体T细胞免疫疗法，其中CAR指的是嵌合抗原受体，它的原理在于先激活免疫细胞，然后再去杀死癌细胞，即利用T细胞来杀死癌细胞。针对冻存袋细胞给患者静脉注射前最关键的一步解冻复苏工艺，美国百奥莱公司开发了ThawSTARTM CB细胞程序复苏仪！为实现冻存袋细胞标准化解冻方式提供了新途径！ThawSTARTM CB细胞程序复苏仪是一款针对细胞冻存袋细胞标准程序解冻的复苏仪，针对25~1000mL 容量6个标准规格冻存袋，提供了12个标准的解冻程序，通过STARTM低温穿透传感技术，直接检测细胞样品温度，实时传感系统自动判断解冻结束终点，给细胞解冻时控温提供了有效途径，人性化的操作界面一目了然，密码登录，解冻过程温度数据记录，方便追溯。对于不同细胞剂量美国百奥莱厂家还可以提供订制化解冻程序服务，仪器整体设计结构紧凑，桌面型触摸屏操作，操作简单、安全、稳定。 同样，ThawSTARTM CB优化了操作设计，流程如下：ThawSTARTM CB细胞复苏仪，程序可选、操作简单、解冻安全！ThawSTARTM CB系列细胞复苏仪订购信息，如下：三、ThawSTARTM AT系列细胞程序复苏仪（冻存瓶专用）传统的细胞药主要采用冻存袋存储细胞并在临床上注射使用，但是，受冻存袋包材本身柔软等材料本身特性限制，无法自动化批量分装，液体残留偏高。最近十年，由比利时Aseptic Technologies公司研发生产的AT-Closed Vials可谓是火遍了全球生物技术靶向治疗行业，解决了小剂量分装，深低温冻存、同时也实现了自动化放大分装工艺。尤其干细胞用户群体普遍采用6mL的AT-Closed Vial，那么针对6mL规格的AT-Closed Vial 如何实现有效干式精准解冻呢？美国百奥莱公司早在2018年便开发了ThawSTAR AT6细胞程序复苏仪，并被国外多家知名免疫细胞公司所采用，通过订制化标定解冻过程温度执行程序，可实现自动且精准的判断解冻结束终点，操作简单，工艺高度重复，避免了人为主观判断解冻终点造成的细胞药“失效”！ThawSTAR AT6 细胞复苏仪对于不同剂量下，液氮与干冰冻存过的样本解冻时间表现对比，如下：ThawSTARTMAT系列细胞复苏仪有多款型号，订购信息如下：如果您需要申请Demo机试用，请抓紧联系我们吧！中国区授权总经销：上海朗喜工业科技有限公司

p style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/8285de06-fab1-432b-acd4-3147494e96d5.jpg" title="tpxw2017-08-10-03_副本.jpg"//pp　　在国家自然科学基金重大研究计划、国家杰出青年科学基金项目和面上项目的资助下，华东理工大学杨弋教授团队开发了一系列特异性检测还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)的高性能遗传编码荧光探针iNap，相关研究成果以“Genetically encoded fluorescent sensors reveal dynamic regulation of NADPH metabolism”(遗传编码的荧光探针揭示NADPH代谢的动态调节)为题于2017年6月5日以“研究长文”的形式在线发表在Nature Methods，2017年7月28日正式刊出。陶荣坤博士、赵玉政研究员和初环宇博士为共同第一作者。华东理工大学杨弋教授和中国科学技术大学刘海燕教授为文章的共同通讯作者。/pp　　烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH/NAD+)及其磷酸化形式(NADPH/NADP+)，作为生物体内两对最重要的辅酶和核心代谢物，常被用作评价细胞代谢状态的关键指标，与衰老及相关疾病如癌症、糖尿病、肥胖症、心脑血管疾病、神经性退行性疾病等的发生发展密切相关。长久以来，细胞代谢的检测主要依赖酶学、色谱、质谱等，这些方法不仅破坏了细胞或生物体的完整性，更难以应用于高通量筛选。为了解决这一重要科学难题，2011年，杨弋教授团队利用合成生物学方法开发了一系列遗传编码的NADH荧光探针，实现了在活细胞及各种亚细胞结构中对NADH分子的实时动态、特异性的检测与成像(Cell Metabolism, 2011, 14, 555)。2015年，该团队又报道了可同时检测NAD+，NADH及其比率的第二代细胞代谢荧光探针NADH氧化还原比率探针(SoNar)，像火眼金睛一样，可察觉到癌细胞与正常细胞的微细代谢差异(Cell Metabolism, 2015, 21, 777)。并进一步建立了细胞代谢荧光探针在单细胞、活体动物成像及高通量药物筛选方面的系统研究方法(Nature Protocols, 2016, 11, 1345)。/pp　　NADH和NADPH的荧光光谱相似，但是二者的生理功能却显著不同。NADH主要参与物质能量代谢，而NADPH主要参与合成代谢以及抗氧化，传统的自发荧光分析方法很难区分这两种小分子。该研究团队在第二代NADH荧光探针SoNar的基础上，通过对底物结合蛋白的理性设计和改造，开发了一系列高性能遗传编码荧光探针iNap，特异性检测NADPH，实现了在活体、活细胞及各种亚细胞结构中对NADPH代谢的高时空分辨检测与成像。该研究首次报道了癌细胞内不同亚细胞结构中游离的NADPH水平，发现了氧化应激时癌细胞内NADPH代谢受葡萄糖水平动态调节。研究团队也进一步发现人体内源性类固醇激素DHEA通过抑制G6PD活性和激活AMPK活性，对NADPH代谢实现双向调节作用。鉴于AMPK信号通路在衰老、糖尿病、肥胖症以及癌症中的重要角色，这一研究结果有望破解DHEA作为一种药物和膳食补充剂在这些疾病方面发挥出的有益作用。NADPH作为细胞内的还原力，在生理或病理条件下发挥重要角色。该研究报道的细胞代谢荧光探针iNap，不仅可应用于抗氧化、AMPK、脂肪酸合成等代谢途径与通路分析，也可用于衰老及相关疾病创新药物的发现。/p

-----铝蚀刻液成分分析—磷酸、硝酸、醋酸有多少？一、背景介绍蚀刻是将材料使用化学反应或物理撞击作用而移除的技术。最早可用来制造铜版、锌版等印刷凹凸版，也广泛地被使用于仪器镶板，铭牌等的加工；经过不断改良和工艺设备发展，亦可以用于航空、机械、化学工业中电子薄片零件精密蚀刻产品的加工，特别在半导体制程上，蚀刻更是不可或缺的技术。铝是半导体工艺中最主要的导体材料。它具有低电阻、易于淀积和刻蚀等优点。铝蚀刻液主要成分是磷酸、硝酸、醋酸及水，其中磷酸、硝酸、醋酸及水的组成比例会影响到蚀刻的速率，故需要对这种混酸溶液的成分进行分析。 二、测试原理1、硝酸：在样品中加入适量乙醇做溶剂，用四丁基氢氧化铵（TBAOH）滴定至终点，即可计算硝酸的含量。TBAOH+HNO3 → NO3-+TBN++H2O2、醋酸和磷酸：在样品中加入适量饱和氯化钠溶液做溶剂，用氢氧化钠溶液做滴定剂，出现两个滴定终点。第|一个终点是H3PO4和HNO3被耗尽时的终点，第二个终点是H2PO4-和HAc被耗尽时的终点，根据已知的硝酸含量，即可计算出磷酸及醋酸的含量。H3PO4+HNO3+2OH- → NO3-+ H2PO4-+ 2H2OH2PO4-+HAc+2 OH- → Ac-+ HPO42-+ 2H2O 三、混酸分析方法（1）硝酸含量测试：在滴定杯内加入50mL无水乙醇，准确称取一定质量的样品置于滴定杯内，用 0.01mol/L TBAOH溶液做滴定剂进行电位滴定，终点电位突跃设置为20mV/mL。图1 硝酸含量滴定曲线图2 醋酸和磷酸含量滴定曲线 （2）醋酸和磷酸含量测试：在滴定杯内加入50mL饱和氯化钠溶液。准确称取一定质量的样品置于滴定杯内，用0.5mol/L氢氧化钠溶液做滴定剂进行电位滴定，终点电位突跃设置为100mV/mL。 四、注意事项1、TBAOH标定时需要使用纯水做邻苯二钾酸氢钾的溶剂，而使用TBAOH测定硝酸时必须使用无水乙醇做溶剂，不要在滴定杯内加入水，否则不会出现显著的滴定终点。2、使用氢氧化钠测定醋酸和磷酸时，需使用饱和氯化钠溶液做溶剂，若使用纯水做溶剂会出现假终点。 五、仪器推荐ZDJ-5B型自动滴定仪 ● 7寸彩色触摸电容屏，导航式操作● 支持电位滴定● 实时显示测试方法、滴定曲线和测量结果● 可定义计算公式，直接显示计算结果● 支持滴定剂管理功能● 支持pH的标定、测量功能● 支持USB、RS232连接PC，双向通讯● 可直接连接自动进样器实现批量样品的自动测量

科学日报报道，近日美国加州大学圣塔芭芭拉分校的科学家们设计了一种具有一对独特且重要特性的纳米粒子。这种球形粒子的组成成分是银，它被包裹在一个涂满缩氨酸的壳内部，后者使得它能够攻击肿瘤细胞。此外，这个壳是蚀刻的，因此那些没有攻击到目标的纳米粒子会自行分解和消除。这项研究被发表在期刊《自然材料》(Nature Materials)上。两个单独的银纳米粒子(红色和绿色)选中前列腺癌细胞为目标　　纳米粒子的核心利用了一种名为电浆子光学(plasmonics)的现象。在电浆子光学里，纳米结构的金属，例如金和银，在被光线照射时会发生共振，且集中在靠近表面的地磁场。通过这种方式，荧光染料被增强，看起来比自然状态&mdash &mdash 也即没有金属存在时&mdash &mdash 要明亮10倍。但当核心被蚀刻时，这种增强效果会消失，粒子也就变得暗淡。　　加州大学圣塔芭芭拉分校鲁奥斯拉蒂研究实验室发明了一种简单的蚀刻技术，利用了生物相容的化学制品快速分解和移除活体细胞外部的银纳米粒子。这种方法只会留下完整的纳米粒子用于成像或者量化，从而揭示了那些细胞被定位攻击目标，以及每一个细胞被内在化了多少。　　&ldquo 这种分解是创造针对特定刺激物做出反应的药物的一个有趣概念。&rdquo 分子，细胞和发育生物学学院(MCDB)鲁奥斯拉蒂实验室的博士后研究员、斯坦福-桑福德伯纳姆医学研究所的盖里· 博朗(Gary Braun)这样说道。&ldquo 通过分解过剩的纳米粒子并通过肾进行清理，它能最小化偏离目标的毒性。&rdquo 　　这种移除无法渗透目标细胞的纳米粒子的方法非常独特。&ldquo 通过关注那些真正进入细胞的纳米粒子，我们能够理解哪些细胞是目标，并从更细节的角度研究组织传输通道。&rdquo 博朗说道。　　有些药物能够独自穿透细胞膜，但很多药物，尤其是RNA和DNA基因药物，是带电的分子，它们会被细胞膜所阻隔。这些药物必须通过内吞作用进入细胞，在这个过程中细胞会吞没并吸收分子。&ldquo 一般需要纳米粒子作为载体来保护药物并护送它进入细胞，&rdquo 博朗说道。&ldquo 而这正是我们所要测量的：通过内吞作用载体的内在化。&rdquo 　　由于纳米粒子有一个核心壳结构，研究人员可以实现不同的表面涂层并对比各自肿瘤目标选择和内在化的效率。通过使用不同的目标受体转换表面药剂从而实现不同疾病的目标选择&mdash &mdash 或者细菌的目标生物体。根据博朗表示，这一方法应该能够发展一种药物传输极大化的方法。　　&ldquo 这些新的纳米粒子拥有某些了不起的特性，在朝肿瘤传输目标药物相关的研究中它已经证明是一种非常有用的工具。&rdquo 加州大学圣塔芭芭拉分校纳米医学中心和MCDB学院特聘教授埃尔基· 鲁奥斯拉蒂(Erkki Ruoslahti)这样说道。&ldquo 它们在治疗感染方面也有潜在的应用。由可抵抗所有抗生素的细菌导致的危险感染越来越常见，现在急需解决这类问题的新方法。银常被用作抗细菌药剂，而我们的目标技术或可能将利用银纳米粒子治疗体内任何地方的感染变为现实。&rdquo (

Extracellular signal-regulated kinase（ERK）是胚胎发生，细胞分化，细胞增殖和细胞死亡调控的关键组成部分。ERK途径起源于质膜中的活化受体，并通过Ras/Raf/MEK至ERK（图1）。图1. Ras/Raf/MEK/ERK信号级联将信号从细胞表面受体如EGF受体（EGFR）传播到细胞内蛋白质。ERK是该途径的最终组分，并且在被生长因子（例如EGF（表皮生长因子））激活后，触发下游效应，如激酶或转录因子的激活。该途径被不同类型的受体激活，包括受体酪氨酸激酶 （例如EGF受体）以及G蛋白偶联受体。作为信号传导途径的最终组分，ERK磷酸化不同的细胞内蛋白质，包括大量其他激酶和转录因子。ERK信号传导途径存在于各种癌症类型中，因此正在研究作为治疗干预的靶标。在这里，我们描述了如何在Operetta CLS高内涵分析系统上自动化研究ERK信号传导的活细胞FRET测定。该测定可以用于药物发现。基于FRET的ERK生物传感器FRET是从供体分子到受体分子的非辐射能量转移。能量转移需要供体和受体间隔小于10nm，因此提供了研究分子接近度变化的敏感工具，例如蛋白质 - 蛋白质相互作用（分子间FRET）或蛋白质的构象变化（分子内FRET）。在这项研究中，我们专注于分子内FRET，使用称为EKAREV的CFP-YFP生物传感器（图2）。稳定表达EKAREV的细胞由Somponnat Sampattavanich博士友情提供（图3）。在该生物传感器中，供体和受体荧光团以单一融合蛋白编码。EKAREV生物传感器经过优化，可以减少随机触发的基础FRET信号，并使其可靠地与距离相关。ERK对EKAREV的磷酸化触发构象变化，使CFP和YFP靠近诱导FRET。图2.细胞外信号调节激酶活性报告基因（EKAREV）的示意图。在该生物传感器中，两种荧光蛋白通过ERK底物结构域，接头和结合结构域分开。一旦ERK底物结构域经过ERK的磷酸化，就会触发构象变化，使CFP和YFP紧密接近并允许FRET发生。EKAREV生物传感器是分子内FRET的实例，其中供体和受体以1：1的固定化学计量存在。因此，进行双通道比率实验就足够了，通道1检测受体发射光(IAcceptor)，通道2检测供体发射(IDonor)，将得到的两个荧光信号强度进行背景校正，并计算它们的比率以给出相对FRET效率EFRET:测定方法将1.2×104EKAREV细胞/孔接种到CellCarrier-96Ultra微量培养板（PerkinElmer＃6055300），150μl培养基（表1）中。孵育2天后（37℃，5％CO2），150μl饥饿培养基洗涤两次并在饥饿培养基中孵育5小时以降低基础ERK活性。另外，在孵育开始时向细胞中加入各种浓度的抑制剂或DMSO。4.5小时后，将细胞核用4μM DRAQ5在37℃，5％CO2下染色30分钟。然后用饥饿培养基洗涤细胞一次，并加入含有8μl 20x浓缩抑制剂或DMSO对照的150μl新鲜饥饿培养基。作为对照，在某一时间点，向细胞中加入8μl20x浓缩诱导物（PMA或EGF）。为了抑制FRET信号，应用PD184352，SCH772984和Ulixertinib。含有或不含有所测试化合物的最高DMSO浓度的培养基用作对照。试剂，化合物和介质列表成像在宽场模式下使用20x高NA物镜（NA 0.8）在Operetta CLS系统上建立长时间实验，获取图像总共97分钟。将FRET诱导化合物添加到血清饥饿细胞后，开始时间序列，测量间隔为每8分钟一次，在此设置中获得了四个渠道：DRAQ5 （ex 615-645，em655-760），CFP（ex 435-460，em 470-515），YFP（ex490-515，em 525-580）和FRET（ex 435-460，em 515-580）（图3）。图3.稳定表达EKAREV生物传感器的人乳腺上皮细胞。细胞核用DRAQ5染色。随后，在Operetta CLS系统上使用宽场模式的20x高NA物镜对细胞成像。分析策略使用Harmony高内涵成像和分析软件进行自动图像分析。简言之，将图像分割成细胞和背景。计算细胞质和背景中的供体和FRET强度，然后计算背景校正的FRET比率作为最终结果（图4）。图4.使用Harmony软件进行比率FRET定量的图像分析工作流程：细胞和背景的细胞质被分段，低表达细胞被强度阈值排除。量化供体和FRET通道的强度及其适当的背景，并计算背景校正的FRET强度比。减去背景强度在活细胞应用中尤其有利，其中具有自发荧光组分的培养基通常导致更高的背景并因此导致更小的测定窗口。结果为了探索是否可以使用基于FRET的生物传感器在Operetta CLS上研究ERK信号传导的调节，用不同的ERK和MEK激活剂和抑制剂处理EKAREV细胞。（图5）。图5.外源添加的活化剂（绿色）和抑制剂（红色）示意图及其对ERK信号通路的影响。表达EKAREV的细胞用EGF或PMA处理以诱导ERK活化，另外，用三种MEK和ERK特异性抑制剂（PD184352，SCH772984，Ulixertinib），在途径的不同位置中断信号转导。PMA和EGF充当Ras/Raf/MEK/ERK信号级联的特异性激活剂。EGF特异性结合细胞表面上的EGF受体，而PMA作为亲脂性，膜可渗透的分子通过直接激活RAF激活该途径。PD184352可以通过选择性抑制MEK1/2来抑制ERK途径，而Ulixertinib和SCH772984都是ERK1/2的有效和选择性抑制剂。首先，为了更多地了解FRET诱导和抑制的动态性质，记录了97分钟的长时实验。正如所料，与未处理的对照相比，单独用EGF或PMA处理细胞导致FRET比率的强烈增加（图6）。大约30分钟后信号处于高位。对照显示较低水平的ERK活化，并且观察到随时间稳定增加。由于ERK1/2可以通过多种生长因子和有丝分裂来调节，这可能是由活细胞成像过程中的自分泌或旁分泌信号引起的。用不同浓度的ERK抑制剂（SCH772984）共同处理细胞导致ERK反应的剂量依赖性降低。在5μMSCH772984中，通过EGF的ERK活化几乎可以忽略不计，表明在该浓度下ERK被完全抑制。请注意，0.5％DMSO是实验中使用的最高浓度，确实对FRET比率有影响，因此需要包括此对照。用第二种ERK1/2特异性抑制剂Ulixertinib获得了类似的结果（数据未显示）。图6.在Operetta CLS系统上使用基于EKAREV FRET的生物传感器的ERK信号传导的时间进程。通过EGF或PMA刺激ERK诱导快速FRET信号增加，在约30分钟后平稳。高浓度的SCH772984（5μM）导致几乎完全抑制ERK活化（1μg/ ml EGF），没有可测量的FRET信号增加。较高稀释度的SCH772984仅部分抑制EGF诱导的ERK活化。control显示没有任何处理的样品有中间轻微上升的FRET信号。0.5％DMSO略微抑制FRET信号，这是实验中使用的DMSO的最高浓度。测定统计：Z' = 0.87（在时间点32分钟计算，DMSO为阴性，EGF为阳性对照）当FRET信号在32分钟后达到恒定水平时，选择该时间点以确定SCH772984的IC50值。用1μg/ mL EGF和系列稀释的SCH772984处理EKAREV细胞，稀释范围为10pM至3μM。计算的IC50值为272nM的剂量反应曲线如图7所示。图7.ERK抑制剂SCH772984导致基于FRET的EKAREV信号的剂量依赖性降低。在1μg/ ml EGF存在下，用递增浓度的SCH772984处理EKAREV细胞。在孵育32分钟后，在Operetta CLS系统上测定FRET比率，因为信号在此时间点稳定。高Z' 值（Z' = 0.89）显示出优异的分析性能。为了研究EKAREV FRET成像测定是否可用于研究直接作用于MEK1/2的途径调节，测试了MEK1/2抑制剂PD184352对PMA化细胞的作用（图8）。如图所示，PD184352抑制PMA诱导的ERK活化。图8.在Operetta CLS系统上测量的PD184352对PMA活化的Ras/Raf/MEK/ERK信号级联的抑制。EKAREV细胞用另一组活化剂和抑制剂（PMA+PD184352）处理，其作用在RAF/MEK的上游（与图5比较）。用200或2000nM PMA处理的EKAREV细胞显示出高FRET反应（诱导后32分钟）。通过将细胞与MEK1/2特异性抑制剂PD184352以10μM的浓度共孵育来抑制活化。结论EKAREV FRET生物传感器可用于Operetta CLS系统的活细胞成像测定，以研究ERK的激活和抑制。级联内不同靶标的调节很容易测量，因此这种方法可以有助于鉴定干扰Ras/Raf/MEK/ERK信号级联的新化合物。该测定在活细胞中进行，因此它可用于分析ERK信号传导动力学，而定量ERK磷酸化的常规生物化学技术通常是终点测定。尽管细胞群中生物传感器表达水平相对不均匀（图3），但FRET比率的计算提供了特别好的化验数据和统计数据，Z' 值高于0.87。EKAREV生物传感器的优化设计，Operetta CLS系统的高质量成像以及Harmony内图像分析的出色工具都有助于提高这里提供的高含量FRET分析的稳定性。Harmony软件的构建模块概念允许创建易于设置和理解的图像分析序列，并且不需要专业的图像分析知识。该测定还提供了Opera Phenix™ 高含量筛选系统的可比较结果和测定统计数据。由于Operetta CLS和Opera Phenix系统比传统显微镜具有更高的通量，基于FRET的生物传感器的高含量成像为药物发现和细胞信号传导中的基础研究开辟了新的可能性。参考文献1. Pearson, G., Robinson, F., Beers Gibson, T., Xu, B-E.,Karandikar, M., Berman, K. & Cobb, M. H. (2001).Mitogen-Activated Protein (MAP) Kinase Pathways: Regulation and Physiological Functions. Endocrine Reviews, 22(2), 153-183. doi/10.1210/edrv.22.2.04282. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M.,Roberts, K. & Walter, P. (2007) Molecular Biology of the Cell,Garland Science., 5th revised edition, ISBN-10: 08153410593. McCubrey, J. A, Steelman, L. S., Chappell, W. H., Abrams,S. L., Wong, E. W. T., Chang, F., Lehmann, B., Terrian, D.M., Milella, M., Tafuri, A., Stivala, F., Libra, M., Basecke, J.,Evangelisti, C., Martelli, A. M., and Franklin, R. A. (2007):Roles of the Raf/ MEK/ERK pathway in cell growth, malignant transformation and drug resistance. Biochimica et Biophysica Acta, 1773,1263–84. doi:10.1016/j.bbamcr.2006.10.0014. F?rster, T. (1948). Zwischenmolekulare Energiewanderung und Fluoreszenz. Annalen der Physik 437 (1-2), 55-75.5. 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在谈癌色变的今天，如何更早更高效地发现癌症并予以精准打击是全世界最关注的的话题之一。今天为大家介绍一项新的检测技术。世界卫生组织认为：1/3 的癌症可以预防，1/3 的癌症可以早期发现并治愈，1/3的癌症病人可以通过有效治疗减轻痛苦，延长生命。癌症可以通过饮食、生活方式改变等的改变进行预防。癌症的早期发现和有效治疗同样面对诸多挑战。目前，癌症的诊断，治疗和检测方式主要依靠实体活检，该方式需要通过侵入性外科手术来获取人体组织样本来进行进一步检查。为了更好地避免这种方式从而减轻痛苦，研究人员研发了一种新型微纳器件，可以通过简单地血液检查直接进行液体活检。 微孔膜应用于癌细胞检测科研人员正在运用 Nanoscribe 的3D微加工技术发明一种用于捕获癌细胞全新的微型器件。通过优化的几何形状和最小可精确调整至12μm的孔径来对过滤结构进行快速模型制作。这项发明为研究循环肿瘤细胞分析开辟了新的途径，并可能很快将进入临床实验阶段。循环肿瘤细胞从实体瘤中脱落并进入血液中。为了研发循环肿瘤细胞CTC分离捕获技术(CTCs),来自图卢兹大学肿瘤研究所（IUCT），法国国家科学研究中心系统分析与架构实验室（LAAS-CNRS）和 图卢兹Rangueil医院的科学家们使用德国Nanoscribe 的3D打印设备制造了复杂的微孔膜结构。得益于该结构极其精确的孔径大小和针对流体动力学定制的微型笼3D设计，CTC能够成功被捕获并分离，从而用于体外研究。科学家所研发制作的金属材质3D微型笼能够比3D聚合物更不易碎，并且能承受临床常规的插入实验。镍的多层电化学沉积用于生产以金属为基质的微型器件，其大小能轻松放入用于传统皮下注射的医用针中，从而实现在体内实行分离血液循环肿瘤细胞。 3D微型器件用于新型医学临床操作基于这个研究项目中开发的3D微型器件，法国初创公司SmartCatch制造出了用于液体活检的一步式CTC捕获系列产品，包括可适用于诊所和医院常用的血液分离机的便携式产品。分离CTC从而可以运用到临床实验操作中，在早期诊断，制定个性化治疗方案和癌症后续治疗中实时监测CTCs。该公司由国国家科学研究中心系统分析与架构实验室（LAAS-CNRS）的科学家们，以及图卢兹大学肿瘤研究所（ICUT）和蒙托邦Uropole的泌尿科医生共同创立。3D微加工在生物医学领域的应用Nanoscribe 的3D打印设备具有高设计自由度和高精度的特点，可以制造出针对生物医学领域不同应用的复杂3D设计。在各类科学出版刊物中都报道过生物医学3D微结构的实际应用，例如视网膜组织工程，癌症研究，人工耳蜗和血脑屏障模型中进行药物筛选等等。而今年Nanoscribe新推出的IP-Visio打印材料，进一步推进了生物兼容性3D微结构方面的发展。该打印材料无生物毒性，具有低自发荧光的特点，适用于制造生命科学应用领域的高精度3D微型器件。 更多有关微纳3D打印产品和技术咨询，欢迎联系德国Nanoscribe中国分公司 - 纳糯三维科技（上海）有限公司销售技术团队

背景介绍欧盟水框架指令（WFD）规定了欧盟国家的污水厂的污染物浓度排放标准，降低排入到地表水的有机物和营养盐浓度是其关键部分。在德国，根据污水厂不同的处理规模，其排放的总磷浓度通常被要求在 0.5mg/l~2mg/l 范围内，在部分区域需降低至 0.2mg/l 以下。其它欧盟国家也已执行或即将执行严格的总磷排放浓度标准，如小于 0.3mg/l。鉴于污水厂排口总磷浓度的日益降低，过程磷酸盐的浓度也随之降低。为更好的指导化学除磷药剂的投加和控制，确保排口总磷浓度稳定达标排放的基础上，实现药剂投加量的合理控制，Phosphax sc LR 低量程在线磷酸盐分析仪被应用于德国某污水厂处理过程的实时监测，以便于运行人员根据实时浓度反馈调节药剂投加量。 应用情况主要仪器：Phosphax sc LR 分析仪，Filtrax 水样预处理器。如图 1 所示。 在该应用现场，配备了 Filtrax 连续超滤水样预处理器，并同时在现场安装了 Phosphax sc 中量程在线磷酸盐分析仪（0.05mg/l~15mg/l）进行数据比对。在测试比对期间，两款在线分析仪的连续测量数据均表现稳定，在一定范围内波动，数据趋势反映也相同。但在低浓度情况下（0.01mg/l~0.06mg/l）， Phosphax sc LR 低量程分析仪测试数据波动更小，且与实验室测试数据比对效果更好。总结Phosphax sc LR 低量程在线分析仪在原有的 Phosphax sc 基础上进行来了改进，其采用了全新的比色单元，且分析方法也改进到钼黄 2.0 版本，可以更好地消除水样自身色度的影响，在低浓度情况下获得更好的性能表现，指导污水厂化学加药除磷药剂的投加。 Phosphax sc LR 低量程在线分析仪，在磷酸盐低浓度情况，可以获得更好的测量结果，其测量重复性和准确性均有了很大的提升，相比采用钼蓝比色法的在线磷酸盐分析仪，采用钼黄 2.0 版本的 Phosphax sc LR 低量程在线分析仪的试剂无需冷却即可在现场使用保存 6个月。且仪器具备自动校准和自动清洗功能，维护量低，对指导污水厂加药除磷控制非常有价值。

作者：肖林雾水收集对解决水资源短缺具有重要的意义，如何提升雾水收集效率一直是研究热点。高效的雾水收集需要同时满足高效捕捉和快速传输两个严苛的条件。受大自然启发，制备合适的仿生系统被认为是实现这两个严苛条件的有效方法。然而，目前制备的仿生系统结构单一，精度较低，无法实现高效的雾水收集。近日，西南科技大学李国强教授领导的仿生微纳精密制造团队，受小麦麦芒启发，利用PμSL3D打印技术（深圳摩方材料科技有限公司，nanoArch S130）构造了仿生麦芒分级系统，实现了高效的雾水收集。经过优化设计的仿生麦芒雾水收集系统，表面分布有众多微型刺状取向收集器，扩大了收集的有效面积，增强了雾滴捕捉效率，并突破传统结构下滴状传输的限制，实现了高速的膜状传输，极大地提高传输速度和收集效率。该系统的水雾收集效率可达5.9g/cm2h，有望应用于液滴传输、药物运输、细胞牵引、海水淡化等科学技术领域。图1 自然麦芒结构特征、雾水收集过程及仿生麦芒系统的制备过程。a.小麦麦芒捕捉潮湿空气中的小水滴。b.麦芒逆重力超快雾滴输运过程。c-e. 自然麦芒的分级结构SEM表征。f. PμSL 3D打印系统制备仿生麦芒分级系统的示意图。图2 自然麦芒与仿生麦芒的结构特征及演变规律。a-c.自然麦芒表面微刺、凹槽的结构特征统计曲线图。d-e.5种不同结构形式仿生系统示意图。f-g. 不同结构形式仿生系统的表征。h.仿生麦芒随微刺数目增加的结构演变示意图。要点：小麦麦芒可从潮湿空气中捕捉微小雾滴作为水分供给。这种高效的雾水收集能力主要是源于表面的锥形脊柱、梯度凹槽、方向性刺集成的分级微纳系统。通过对结构特征的分析，借助PμSL打印技术的高精度性、自由性对结构进行拆解、重新整合，并根据结构的演变过程优化构建模型，编程调控制备了不同结构形式的仿生系统，包括仿生脊柱系统（A-spine）、仿生凹槽系统(A-grooves)、仿生麦芒系统体系(A-awn-2、A-awn-3、A-awn-4）。图3 不同结构形式仿生麦芒的雾水收集过程。a-e. 仿生脊柱（Ⅰ）、仿生凹槽（Ⅱ）、仿生麦芒体系（Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）在水雾环境下逆重力的雾滴捕捉输运过程。图4 仿生麦芒的水雾收集作用机理。a-c. 仿生脊柱（Ⅰ）、仿生凹槽（Ⅱ）、仿生麦芒体系（Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）逆重力下的雾滴运输距离、速度、体积的统计曲线图。d-f. 仿生脊柱、仿生凹槽、仿生麦芒体系的雾水收集机理分析。要点：通过在水雾环境下观察，在仿生脊柱与仿生凹槽结构表面，雾滴以大液滴的形式进行定向地输运——滴状传输。但在仿生麦芒系统体系表面，无明显大液滴出现，相反雾滴是以一层薄水膜进行定向输运——膜状传输。液体传输模式的转变主要是受表面微结构所影响。脊柱与凹槽单级仿生结构系统，难以实现对雾滴快速高效的捕捉，无法在表面形成连续稳定的液体薄膜，所捕捉液滴易受周围液滴的吸引合并成大液滴进行传输。当其体积增大到某数值时，结构所产生的拉布拉斯力无法继续驱动液滴运动，最终钉扎在表面。而仿生麦芒分级系统体系，由于表面附加了众多的微型刺状取向收集器，增强了雾滴捕捉能力，实现快速的润湿过程，在表面形成连续稳定的液体薄膜。且与表面其他微滴合并凝结相比，微滴在水膜表面滑动的所需时间更短，因此更倾向于沿水膜表面运动，使得传输速度和收集效率得到显著的提升。实验结果表明，膜状传输的速度要比滴状传输高40倍，可实现3.5 mm/s的传输速度和 5.9 g /cm2h的收集效率。该工作以 “Programmable 3D printed wheatawn-like system for high-performance fogdropcollection” 为题发表在国际著名期刊《Chemical Engineering Journal》上。该项工作得到了国家自然科学基金委、四川省科技厅等基金项目的支持。论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894720311311.

雾水收集对解决水资源短缺具有重要的意义，如何提升雾水收集效率一直是研究热点。高效的雾水收集需要同时满足高效捕捉和快速传输两个严苛的条件。受大自然启发，制备合适的仿生系统被认为是实现这两个严苛条件的有效方法。然而，目前制备的仿生系统结构单一，精度较低，无法实现高效的雾水收集。近日，西南科技大学李国强教授领导的仿生微纳精密制造团队，受小麦麦芒启发，利用PμSL3D打印技术（深圳摩方材料科技有限公司，nanoArch S130）构造了仿生麦芒分级系统，实现了高效的雾水收集。经过优化设计的仿生麦芒雾水收集系统，表面分布有众多微型刺状取向收集器，扩大了收集的有效面积，增强了雾滴捕捉效率，并突破传统结构下滴状传输的限制，实现了高速的膜状传输，极大地提高传输速度和收集效率。该系统的水雾收集效率可达5.9g/cm2h，有望应用于液滴传输、药物运输、细胞牵引、海水淡化等科学技术领域。图1 自然麦芒结构特征、雾水收集过程及仿生麦芒系统的制备过程。a.小麦麦芒捕捉潮湿空气中的小水滴。b.麦芒逆重力超快雾滴输运过程。c-e. 自然麦芒的分级结构SEM表征。f. PμSL 3D打印系统制备仿生麦芒分级系统的示意图。图2 自然麦芒与仿生麦芒的结构特征及演变规律。a-c.自然麦芒表面微刺、凹槽的结构特征统计曲线图。d-e.5种不同结构形式仿生系统示意图。f-g. 不同结构形式仿生系统的表征。h.仿生麦芒随微刺数目增加的结构演变示意图。要点：小麦麦芒可从潮湿空气中捕捉微小雾滴作为水分供给。这种高效的雾水收集能力主要是源于表面的锥形脊柱、梯度凹槽、方向性刺集成的分级微纳系统。通过对结构特征的分析，借助PμSL打印技术的高精度性、自由性对结构进行拆解、重新整合，并根据结构的演变过程优化构建模型，编程调控制备了不同结构形式的仿生系统，包括仿生脊柱系统（A-spine）、仿生凹槽系统(A-grooves)、仿生麦芒系统体系(A-awn-2、A-awn-3、A-awn-4）。图3 不同结构形式仿生麦芒的雾水收集过程。a-e. 仿生脊柱（Ⅰ）、仿生凹槽（Ⅱ）、仿生麦芒体系（Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）在水雾环境下逆重力的雾滴捕捉输运过程。图4 仿生麦芒的水雾收集作用机理。a-c. 仿生脊柱（Ⅰ）、仿生凹槽（Ⅱ）、仿生麦芒体系（Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）逆重力下的雾滴运输距离、速度、体积的统计曲线图。d-f. 仿生脊柱、仿生凹槽、仿生麦芒体系的雾水收集机理分析。要点：通过在水雾环境下观察，在仿生脊柱与仿生凹槽结构表面，雾滴以大液滴的形式进行定向地输运——滴状传输。但在仿生麦芒系统体系表面，无明显大液滴出现，相反雾滴是以一层薄水膜进行定向输运——膜状传输。液体传输模式的转变主要是受表面微结构所影响。脊柱与凹槽单级仿生结构系统，难以实现对雾滴快速高效的捕捉，无法在表面形成连续稳定的液体薄膜，所捕捉液滴易受周围液滴的吸引合并成大液滴进行传输。当其体积增大到某数值时，结构所产生的拉布拉斯力无法继续驱动液滴运动，最终钉扎在表面。而仿生麦芒分级系统体系，由于表面附加了众多的微型刺状取向收集器，增强了雾滴捕捉能力，实现快速的润湿过程，在表面形成连续稳定的液体薄膜。且与表面其他微滴合并凝结相比，微滴在水膜表面滑动的所需时间更短，因此更倾向于沿水膜表面运动，使得传输速度和收集效率得到显著的提升。实验结果表明，膜状传输的速度要比滴状传输高40倍，可实现3.5 mm/s的传输速度和 5.9 g /cm2h的收集效率。该工作以 “Programmable 3D printed wheatawn-like system for high-performance fogdropcollection” 为题发表在国际著名期刊《Chemical Engineering Journal》上。该项工作得到了国家自然科学基金委、四川省科技厅等基金项目的支持。论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894720311311.官网：https://www.bmftec.cn/links/10

p　　烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH/NAD+)及其磷酸化形式(NADPH/NADP+)，作为生物体内两对最重要的辅酶和核心代谢物，常被用作评价细胞代谢状态的关键指标，与癌症、糖尿病、肥胖症、心脑血管疾病、神经退行性疾病等的发生发展密切相关。NADH和NADPH的荧光光谱相似，但是二者的生理功能却显著不同。NADH主要参与物质能量代谢，NADPH主要参与合成代谢和抗氧化，传统的自发荧光分析方法难以区分这两种小分子。/pp　　生物反应器工程国家重点实验室(华东理工大学)杨弋教授、赵玉政研究员研究团队与中国科学技术大学刘海燕教授合作，在前期研究基础上，通过对底物结合蛋白的理性设计和改造，strong开发了一系列特异性检测NADPH的高性能遗传编码荧光探针iNap，实现了活体、活细胞及各种亚细胞结构中对NADPH代谢的高时空分辨检测与成像。/strong利用iNap，研究团队精确测定了癌细胞内不同亚细胞结构中的NADPH，发现其受NAD激酶和葡萄糖-6-磷酸脱氢酶G6PD活性调节，证明氧化应激时癌细胞内NADPH代谢受葡萄糖的动态调节。基于大量数据分析，研究团队提出了哺乳动物细胞有很强的维持NADPH稳态的能力的观点。此外，iNap还揭示了NADPH代谢与巨噬细胞免疫激活以及机体创伤反应密切相关。strong细胞代谢荧光探针iNap，不仅可应用于抗氧化、AMPK、脂肪酸合成等代谢途径与通路分析，还可用于衰老及相关疾病创新药物的发现。/strong/pp　　相关成果于2017年6月5日以“研究长文”的形式在Nature Methods上发表。/p

在上篇推送中，为大家介绍了珀金埃尔默生命科学产品线从抗体互作、免疫细胞活力和肿瘤细胞行为三个方面提供ADCC（antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity）整体解决方案。在这篇推送中，会给大家预告在2020中国细胞生物学会年会上，珀金埃尔默生命科学试剂在ADCC中的详细应用。治疗性单克隆抗体是迄今为止最有效的生物疗法之一。所有目前批准通过的抗体均为IgG，并可进一步分为四个亚型(即， IgG1, IgG2, IgG3, IgG4)。不同的亚型所介导的ADCC效应不同，因此选择不同的IgG亚型，以及对Fc进行修饰可以调节ADCC效应，来满足不同的治疗需求。检测ADCC效应，珀金埃尔默生命科学试剂现可提供基于HTRF技术的细胞水平的Fc/FcγR结合assay、基于AlphaLISA技术的生化水平Fc/FcγR结合assay、基于HTRF技术的ADCC相关biomarker的定量assay、基于DELFIA技术的细胞杀伤检测assay。详细的实验原理会在会议上为大家详细介绍。HTRF（均相时间分辨荧光）技术：基于时间分辨荧光（TRF）和荧光共振能量转移（FRET）两大技术原理。将荧光的灵敏性、均相免洗和低背景等特点结合在一起。广泛用于GPCRs，激酶，细胞因子，磷酸化蛋白，表观遗传，生物大分子（抗体）等靶点的检测和定量。HTRF技术已在基础研究，新靶点发现和验证，高通量筛选，候选化合物优化等阶段有全面应用。ALPHA（放大化学发光接近性均相实验） 技术：基于微珠的均相高灵敏度检测技术， 其检测形式灵活多变， 适用于细胞因子， 生物大分子筛选， 第二信使， 生化及细胞水平表观遗传学研究， 激酶磷酸化检测， 及多种相互作用的检测。DELFIA（解离增强镧系元素荧光免疫检测）技术：技术使用镧系螯合物 (Eu, Sm, Tb, Dy） 标记的试剂， 通过洗涤分离去除掉未被结合的试剂， 结合时间分辨荧光 (TRF) 检测从而检测体系中被标记的某种目的化合物或生物分子。 相比普通荧光基团的纳秒级衰变时间， 镧系元素荧光寿命可达微秒甚至毫秒级，结合时间分辨检测可显著降低自发荧光背景干扰， 且其具有很宽的Strokes’ shift， 可极大得提高检测信噪比和灵敏度。 8月4日中午12:00-13:00，珀金埃尔默将在细胞生物大会现场G107会议室举办技术交流午餐会，我们的技术专家将就珀金埃尔默设计产品在ADCC中的应用做更详细的介绍。另有多场干货报告和精美礼品等您来参与！ 点击下方链接完成签到，即可在会议期间至珀金埃尔默展台领取精美礼品一份！http://wx.custouch.com/OauthLink/preauth/wx898a40f01b0e70bc?r=http://wx.custouch.com/OauthLink/proxy/app/wx898a40f01b0e70bc?r=https://wechat.custouch.com/question/t/wx898a40f01b0e70bc/5f02be35fdf42c1600ca902d

日前，珀金埃尔默和Honeycomb Biotechnologies联合推出首个用于单细胞分离和分析的商业解决方案HIVETM scRNAseq。该解决方案利用便携式手持设备对多种类型的细胞（包括肝细胞、神经元、粒细胞以及肾单位等脆性和不稳定的细胞）进行捕获、存储以及RNA-Seq文库制备。HIVE解决方案无需专门的仪器即可实施，并为实验室进行基础研究、转化研究、临床和临床前研究提供了更广阔的平台。HIVE scRNAseq解决方案个体细胞水平上的分辨率正在推动精准健康的发展。HIVE解决方案可以将样本采集和保存集成到一次性设备中，从而实现从多个地点收集样本，并且能够在中心实验室完成对样本的处理以及在存储和运输过程中保持样本的完整性。这可以极大地提高工作流程效率、确保样本处理的一致性，对于多中心研究而言尤其重要。Honeycomb Biotechnologies的首席执行官Jim Flanigon博士说：“我们很高兴与珀金埃尔默合作，共同推出首个HIVE应用方案—单细胞RNA-Seq。HIVE scRNAseq解决方案将样本存储集成到单细胞工作流程中，将样本收集时间、地点与样本分析处理分开。”另外他还表示，“我们相信该方案能够为下一代单细胞分析技术赋能，同时极大地减少变异性和批次效应，这对于多站点研究尤为重要，例如分布式临床试验、学术合作和为远程客户提供服务的供应商。”珀金埃尔默高级副总裁兼首席创新官Karen Madden说：“在进一步扩展在细胞分析和应用基因组学方面的核心能力的过程中，我们很高兴能够与像Honeycomb Biotechnologies这样正在对单细胞分析技术进行革命性变革的公司合作。单细胞和临床研究市场正在迅速增长，将这款产品推向市场将能让更多实验室通过HIVE平台，对更多类型的样本、细胞进行分析，这无疑是令人兴奋的。” HIVE解决方案能够在采集和保存样本的同时确保每一个样本中细胞的多样性。基于微流体的平台和其他保存方法的使用条件比较苛刻，且容易丢失脆性细胞，导致数据的不完整性。而HIVE平台能够在重力作用下轻柔地将多至4ml的细胞装载到HIVE装置中，从而实现对脆性细胞的捕获和对稀有样本（例如细针抽吸物、细胞刷和流式分选细胞）的处理。HIVE平台在诊断和治疗方面具有潜在应用，它简化了单细胞分析，让实验室能更好地在单细胞水平上了解健康和疾病。关于Honeycomb BiotechnologiesHoneycomb Biotechnologies致力于为了全球范围内的基础研究、转化研究以及临床前和临床研究提供更好的解决方案。Honeycomb由麻省理工学院和博德研究所的科学家共同创立，其总部位于美国马萨诸塞州沃尔瑟姆市。如需更多信息，请访问www.honeycomb.bio。关于珀金埃尔默珀金埃尔默致力于为打造更健康的世界而持续创新。我们为诊断、生命科学、食品及应用市场推出独特的解决方案，助力科学家、研究人员和临床医生解决最棘手的科学和医疗难题。凭借深厚的市场了解和技术专长，我们助力客户更早地获得更准确的洞察。在全球，我们拥有约15000名专业技术人员，服务于190个国家，时刻专注于帮助客户打造更健康的家庭，改善人类生活质量。2020年，珀金埃尔默年营收达到约38亿美元，为标准普尔500指数中的一员，纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。了解更多有关珀金埃尔默的信息，请访问www.perkinelmer.com

大家好，本周为大家分享一篇发表在Anal. Chem.上的文章，Hydrogen/Deuterium Exchange Aiding Metabolite Identification in Single-Cell Nanospray High-Resolution Mass Spectrometry Analysis1。该文章的作者是中国地质大学（武汉）的彭月娥老师。在生物医药研究中，从单细胞水平进行代谢物的分析可以揭示细胞异质性。但由于样本量较小、代谢转化率快、浓度范围广以及分子结构多样，单细胞中代谢物的准确识别和定量具有挑战性。毛细管微采样电喷雾电离质谱（Capillary microsampling ESI-MS）以及单细胞质谱（single-cell MS）技术的使得单细胞代谢物分析得以发展。但目前其常规实验方案是没有与色谱（LC）耦联的，单靠一级谱图精确质量、二级碎裂谱图以及目前已知代谢物谱图数据库对于鉴定的准确性仍是有局限的。氢氘交换（HDX）技术可以用于氘代小分子中含氢的官能团（-OH、 -COOH、 -NH和-SH）从而起到区分作用。本文将HDX与nanospray 高分辨质谱（nanospray HRMS）结合起来提高Allium cepa L.细胞中的代谢物鉴定效率。图1. 实验装置。（a）微采样系统。（b）捕捉细胞时的电镜图。（c）HDX nanospray离子源。（d）源内HDX原理。图2. 鉴定流程实验装置如图1所示，用于提取细胞代谢物并在喷雾时进行HDX反应。鉴定流程如图2所示。作者首先用[(H3PO4)n-H]-评价了该体系的氘代能力，如图3，最终确定该体系能够使可氘代化合物发生80-83%的氘代。图3. [(H3PO4)n-H]-的氘代谱图如图4是该方法的应用实例。对于洋葱细胞样品中代谢物的谱图，作者首先用多个商业化软件进行了初次匹配。接着通过匹配其发生的氘代数从而进行进一步确证。例如一级谱图中观测到的m/z 178.0530一物质，软件给出该分子量对应元素组成只有C6H11O3NS这一选项。氘代后的谱图显示该物质含有3个不稳定H。562个备选化合物中只有65个符合该特点。通过碎裂模拟发现其中只有27个物质的二级谱图与该峰的二级谱图能够匹配。通过寻找碎片离子不稳定H将可能化合物数量又降至了25。只通过MS法几乎无法区分立体异构体，因此忽略备选化合物中的立体异构体，将备选数量降至11。通过调研文献，并利用标准物参考中确定，该物质极可能是isoalliin。图4. Isoalliin的鉴定流程基于该鉴定作者接下来分析了单细胞中isoalliin的分解途径。据报道isoalliin首先降解为sulfenic acid，然后降解为propanethial S-oxide。但sulfenic acid和propanethial S-oxide属于同分异构体（C3H6OS），且sulfenic acid是瞬时存在的，因而常规的LC-MS流程很难鉴定区分。通过HDX nanospray HRMS，作者发现细胞中C3H6OS的不稳定H在喷雾后10~15min间从2个变为了1个（图6）。Sulfenic acid中理论不稳定H为2，propanethial S-oxide中理论不稳定H为1。这表明sulfenic acid转化成了propanethial S-oxide，时间尺度是15min左右。图5. C3H6OS采样10min后（a）和采样15min后（b）的HDX分布。（c）C3H6OS 氘代数随时间变化。本研究整合HDX与单细胞HRMS法，提高了单细胞代谢物分析的准确度，并利用HDX特性分析了物质在单细胞水平的代谢过程，为细胞代谢过程中生化反应的监测提供了新方法。撰稿：罗宇翔编辑：李惠琳原文：Hydrogen/Deuterium Exchange Aiding Metabolite Identification in Single-Cell Nanospray High-Resolution Mass Spectrometry Analysis李惠琳课题组网址：https://www.x-mol.com/groups/li_huilin参考文献1.Osipenko, S. Zherebker, A. Rumiantseva, L. Kovaleva, O. Nikolaev, E. N. Kostyukevich, Y., Oxygen Isotope Exchange Reaction for Untargeted LC-MS Analysis. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2022, 33 (2), 390-398.

近日，国家纳米科学中心陈春英研究组和杨蓉研究组在二维材料用于多模式肿瘤治疗方面取得新进展。相关研究成果以Versatile BP/Pd-FPEI-CpG Nanocomposite for "Three-in-One" Multimodal Tumor Therapy为题，发表于Nano Today, October 2022, Vol. 46, 101590。纳米催化疗法作为一种新型肿瘤治疗策略已引发广泛关注。 通过纳米材料模拟生物酶的催化过程，将肿瘤部位过表达的H2O2原位转变为活性氧（ROS）自由基进而引发肿瘤细胞凋亡，可降低传统疗法对正常组织的毒副作用。然而，由于肿瘤微环境中H2O2浓度一般较低，而肿瘤有着多样性、复杂性和异质性，单模态纳米催化治疗效率往往较为有限。因此，迫切需要开发多模式综合治疗策略以增强抗肿瘤效果。如何有效整合多模式肿瘤疗法并深入阐明其协同机制，是肿瘤治疗领域一个十分关键而又极具挑战性的研究方向。二维黑磷（black phosphorus, BP）纳米片是一种新兴的类石墨烯层状材料，表现出很多独特的理化性质和生物学效应，如高的表面积、生物可降解性、良好的生物相容性以及光热和光动力效应。钯（Pd）纳米片是另外一类性能独特的二维材料，具有高的比表面积，表面具有的大量配位不饱和金属原子使其表现出高效的催化活性（包括类酶催化活性）。同时，Pd片具有较好的生物相容性和光热效应，在生物医学领域有着很广的应用前景。国家纳米科学中心陈春英研究员、杨蓉研究员和蔡双飞副研究员等人合作构建了基于黑磷/钯纳米片的多功能二维纳米平台，提出了一种融合光热/光动力/化学动力模式的肿瘤治疗“三合一”多模式创新策略。采用液相法剥离制得黑磷片，通过室温原位还原过程在黑磷片上形成二维Pd纳米结构。P原子可同时作为Pd原子的支撑位点和Pd生长的配体，同步辐射实验证实了Pd-P配位键的形成。改变Pd/P投料比，利用BP片的空间/电子效应还可有效地对Pd片尺寸进行裁剪。通过强界面Pd-P相互作用，异质结构的纳米片在肿瘤微环境中表现出增强的级联酶活性，通过类过氧化氢酶特性、类氧化酶特性催化作用产生足够的活性氧 （ROS） 作为治疗性物种，包括超氧阴离子(O2•−)和单线态氧（1O2）。Pd的加入也提高了黑磷片原有的光热特性。此外，通过氟代聚乙酰亚胺功能化和负载胞嘧啶-磷酸鸟嘌呤作为免疫佐剂，这种独特的二维异纳米平台的功能进一步扩展，显著提高了对肿瘤的治疗效果。本工作为设计多模式肿瘤治疗平台提供了新思路。国家纳米科学中心伏钊博士和倪东齐博士为该文章的共同第一作者，陈春英研究员、杨蓉研究员和蔡双飞副研究员为共同通讯作者。上述研究工作得到了中国科学院战略性先导专项、国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省重点研发计划、广东高水平创新研究机构等项目的支持。原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1748013222002183BP/Pd-FPEI-CpG纳米平台用于光热/光动力/化学动力治疗的多模式肿瘤治疗法示意图

大家好，本周为大家介绍一篇本课题组发表在ACS Chem. Biol.上的文章，Insights into Phosphorylation-Induced Protein Allostery and Conformational Dynamics of Glycogen Phosphorylase via Integrative Structural Mass Spectrometry and In Silico Modeling1。变构调节在自然界中广泛存在，可以用于调控细胞过程。糖原磷酸化酶（GP）是第一个被鉴定出的与变构调节相关的磷酸化蛋白。GP是一个分子量约196kD的同源二聚体蛋白，是糖代谢中重要的组分，也是2型糖尿病及癌症的靶点。AMP结合以及Ser14的磷酸化介导了GP的变构调节，使其构象从非活化的T-state GPb（未磷酸化状态）转变为活化的R-state GPa（磷酸化状态）。即使目前X-射线晶体学法解析出了GP的原子级蛋白结构，但受限于较大分子量，其结构动态性的检测较为困难，因此与GP变构调节相关的结构动态变化过程仍较为模糊。核磁共振（NMR）谱及分子动力学（MD）模拟等是探究蛋白质结构动态性的常用方法，但NMR分析存在分子量上限，且样品消耗量大，MD模拟的时间尺度和力场准确度有限。质谱（MS）法具有快速、灵敏的特点，是蛋白质结构、动态性以及构象变化分析中强有力的一款技术。氢氘交换质谱（HDX-MS）通过监测蛋白骨架酰胺氢原子与溶液中氘的交换来反映蛋白质构象动态性，因此适用于探究由配体、蛋白结合或共价修饰引起的蛋白质构象变化。同时，多个软件实现了由HDX-MS数据计算保护因子（PFs）和吉布斯自由能，从而提取残基水平的蛋白动态性信息。此外，在先前的工作中2, 3，我们整合了native MS和top-down方法（native top-down，nTD-MS技术），成功实现了多个蛋白复合物的一级序列到高阶结构等多方面信息的检测（包括测序、翻译后修饰、配体结合、结构稳定性、朝向等）。整合多种结构质谱法（整合结构质谱法）可以有效填补传统生物物理法中结构到动态性联系中的空缺，更好地表征变构调控现象。本文整合了HDX-MS、nTD-MS、PF分析、MD模拟以及变构信号分析检测了磷酸化介导的GP变构调控的结构和动态性基础，为GP的变构调控过程提供了见解。根据X-射线晶体学结构报道（图1a），T-state GPb转变为R-state GPa时，二聚体界面中N-末端尾部、α2、cap’（图1b）以及tower-tower helices区（图1c）发生了明显的结构重排，导致催化位点开放，从而底物磷酸吡哆醛（PLP）可以结合。尽管有晶体学报道，但与变构调控关联的构象动态性仍有待探寻。图1.（a）磷酸化介导T-state GPb（PDB：8GPB）向R-state GPa（PDB：1GPA）的构象转变；亚基相互作用界面：（b）C端区域和（c）tower-tower helices，GPb为蓝色，GPa为绿色。首先我们通过nTD-MS进行了检测。如图2a、b，谱图中观察到了GPb的单体和二聚体信号，其中二聚体为主要形式；GPa除了单体和二聚体外，谱图中还存在少量四聚体，但仍以二聚体为主要形式。当增加sampling cone（SC）电压时，GPb、GPa保留了其二聚体形式（图2c、d）。随后我们选择离子（29+）并在trap池中进行了碎裂（图2e、f、g、h），谱图低质荷比区GPa的碎片相对峰强度较GPb高，说明GP的二聚体互作界面较为稳定，且GPb亚基结构较GPa稳定。nTD-MS不仅能够探究GPb、GPa的结构差异，也能够为接下来的HDX-MS实验做好前期样品质量检查工作。图2.不同活化条件下GPb、GPa的nTD-MS谱图。（a、b）SC=40V；（c、d）SC=150V；（e、f）SC=150V、trap=100eV；（g，h）SC=150V、trap=200eV。左侧为GPb，右侧为GPa。随后我们进行了HDX-MS实验。图3a中展示了五个时间点的HDX heat map。图3b为通过PyHDX软件计算产生的PF值。其中N-端（1-22）以及tower helix前的loop区域（256-261）的氘代值较高、PF值较低，说明这些区域较为柔性或是结构较为无序。此外我们发现，tower-tower helices（262-276）区域的氘代值较低、PF值较高，表明helices的旋转可能是由前端可塑性铰链区触发的，而非helices本身的变形和重塑引起的，这些发现在晶体结构数据中均有吻合之处。除这两个区域外，GPa和GPb基本保持了稳定的整体结构。而从1μs原子级MD模拟计算得到的均方根波动（RMSF）和溶剂可及表面（SASA）中我们也发现（图3c），这两个区域数据与HDX-MS信息有所吻合，但MD模拟中部分区域未和HDX-MS相吻合的区域可能跟序列覆盖不足相关。图3. （a、d）GPb和GPa在不同标记时间下的氘代热图并映射到结构中（PDB: 1GPA）。（b、e）基于HDX-MS数据计算得到的PF值并映射到晶体结构中。（c、f）MD模拟中RMSF和SASA值并映射到结构中。从氘代差异图（图4a）中可以看出，4个区域呈氘代降低趋势（红色方框），多个区域呈氘代上升趋势（蓝色方框）（GPa-GPb）。而PF差的变化趋势与氘代变化趋势基本一致（图4b）。由数据可知，N-端和tower-tower helices的变化说明磷酸化介导的变构稳定了这两个区域，α1-cap-α2区域的动态性轻微下降。除此之外多个区域（尤其是tower-tower helices序列后的区域）均表现为PF值下降，说明相比于GPb，GPa催化位点附近的区域动态性增强了。接下来我们根据HDX kinetic plot特征将其进行了分类，并详细讨论了所属区域的变化。图4.（a）GPa-GPb HDX-MS的氘代差异图。（b）GPb到GPa PF的变化。 首先是N-端和C-端的变化（图5）。N-端残基1-22表现氘代下降，这说明N-端具有一定可塑性。受N-端区域磷酸化和结构变化影响，C-端区域也产生了一定的变化。此外，残基30-50（cap区）和残基111-117（α4back-loop）区表现氘代下降，而103-109（α4front）表现氘代上升。根据晶体结构推测，cap区和α4back-loop的氘代变化受N-末端变化影响，原有的残基相互作用被打破，形成新的残基间相互作用，同时这两个区域也经历了结构重排，因此表现出较明显的氘代变化。残基88-99（β2-α3）和残基125-141（β3-L-α6）氘代上升。总的来说，磷酸化使得cap′/α2界面互作增强了，同时磷酸化基团和精氨酸残基的静电相互作用是cap区产生变化的主要原因，而α1和α2起到锚定作用，其相对位置基本保持不变。图5.GPb（a）和GPa（b）的N-端和C-端区域的局部结构和HDX动力学曲线（c）。 此外，tower-tower helices（α7，残基262-278）区的变化同样值得关注（图6）。250s loop是表面暴露区域，未与其他区域发生接触，其氘代下降可能是因为自身结构的收缩。而肽段262-267和268-274氘代下降提示该区域可能发生了低周转率或强互作的结合反应。280s loop区氘代值上升。这些变化均说明，tower-tower helix的角度的改变不仅影响了二聚体界面结构，而且还影响了其靠近催化位点的周围区域。因此我们结合晶体结构推测，磷酸化和N-端相对位置的改变，使250s loop自身结构收缩，从而打破了Tyr262' -Pro281和Tyr262-Tyr280′之间的相互作用，导致两个亚基的tower helices发生相对滑动，倾斜角度增加。图6.GPb（a）和GPa（b）tower helix区域的局部结构和HDX动力学曲线（c）。 最后是催化位点、PLP结合位点和糖原存储位点的变化情况（图7）。催化位点周围多数区域均表现氘代上升趋势。我们推测，随着Pro281、Ile165和Asn133间的相互作用被打破，Arg569与Ile165、Pro281、Asn133间的互作也随之打破，因此催化位点和PLP结合位点周围的残基溶剂可及性上升，局部区域结构变得更为灵活，催化位点开放并转变为活化构象。糖原储存位点位于GP表面，距离催化位点30Å，除了α23（残基699−708）外，HDX-MS在糖原存储区没有观察到明显的变化。图7.GPb（a）和GPa（b）的催化位点和PLP（橙色）结合位点的局部结构和HDX动力学曲线（c）。结合以上所有数据，我们对磷酸化调节的动态机制进行了推测（流程图1）。磷酸化后，N-端尾部残基与acidic patch的互作被打破，也导致N-端尾部的有序化以及C-端尾部的无序化以及伴随的其他结构变化。通过在pSer14和Arg69和Arg43′之间形成新的盐桥，N-端残基被重定位，随之带来的是Asp838和His36′间的盐桥断裂。随着三级和四级结构的转变，250s loop收缩并发挥类似“门环”的作用，当其收缩时，Tyr262′-Pro281与Tyr262-Tyr280′之间的相互作用、276-279区与162-164区之间的氢键也被打破，导致tower helix发生相对滑动，tower-tower helices之间的作用被打破，同时将结构变化传递到催化位点。最后，280s loop和催化位点以及PLP结合位点附近的残基松动，通往催化位点和底物磷酸盐识别位点的通道打开，酶得以活化。流程图1.GP变构调节过程中，被打破（蓝色）或新形成的（红色）关键残基相互作用。 本文整合nTD-MS、HDX-MS、PF分析和MD模拟检测了GP磷酸化变构调节过程的结构和动态基础，通过该整合结构手段揭示了GP构象柔性、局部动态性以及长程变构调控构象变化中值得关注的信息。各个方法具有各自的优势，但也在一定层面存在局限，我们期待将HDX-MS信息与计算模拟信息进行更深度的整合以实现二者对蛋白质结构更精确的分析。撰稿：罗宇翔编辑：李惠琳原文：Insights into Phosphorylation-Induced Protein Allostery and Conformational Dynamics of Glycogen Phosphorylase via Integrative Structural Mass Spectrometry and In Silico Modeling李惠琳课题组网址：https://www.x-mol.com/groups/li_huilin参考文献1.Huang, J. Chu, X. Luo, Y. Wang, Y. Zhang, Y. Zhang, Y. Li, H., Insights into Phosphorylation-Induced Protein Allostery and Conformational Dynamics of Glycogen Phosphorylase via Integrative Structural Mass Spectrometry and In Silico Modeling. ACS Chem. Biol. 2022.2.Li, H. Nguyen, H. H. Ogorzalek Loo, R. R. Campuzano, I. D. G. Loo, J. A., An integrated native mass spectrometry and top-down proteomics method that connects sequence to structure and function of macromolecular complexes. Nat. Chem. 2018, 10 (2), 139-148.3.Li, H. Wongkongkathep, P. Van Orden, S. L. Ogorzalek Loo, R. R. Loo, J. A., Revealing ligand binding sites and quantifying subunit variants of noncovalent protein complexes in a single native top-down FTICR MS experiment. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2014, 25 (12), 2060-8.

作为一个先进的医学诊断工具，振动光谱成像技术可以获取活细胞的图像，有望用于癌症和其他疾病的早期检测。　　高速光谱图像可以观察活细胞内代谢过程的快速变化，可以实现大面积组织成像,从而能够扫描整个器官。　　“例如，我们将可以通过食道或膀胱的成像进行肿瘤的诊断,”普渡大学生物医学工程学(Weldon School of Biomedical Engineering)化学系教授Ji-Xin Cheng说,“如果一毫秒每像素,需要10分钟获取一个图像，这个速度太慢，不能看到细胞内发生了什么，现在我们可以在两秒钟内完成一个完整的扫描。”　　这项技术标志着使用受激拉曼散射来实现微秒振动光谱成像的新方法,该方法在激光的照射下，可以通过测量它们的振动光谱来识别和追踪某些分子，相当于是一种光谱指纹。　　研究结果发在3月27日的自然出版集团(Nature Publishing Group journal，NPG)的Light: Science & Application杂志上。　　这种成像技术是免标记的，也就意味着它不需要用染料去标记样品，在诊断方面的应用非常吸引人。新系统的另一个优点是它可以结合流式细胞技术，每秒看一百万个细胞。　　“比如，你可以观察病人的血液样本中大量的细胞以检测肿瘤,你也可以通过内窥镜直接观察器官,” 普渡大学Discovery Park的Birck纳米技术中心，Label-free成像实验室科学主任Cheng说，“这些功能将会改变拉曼光谱在医学方面的应用。每个细胞有许多细胞器,光谱学可以告诉我们这些细胞器里有什么，而其他技术实现不了。”　　本文的工作由Cheng 已经毕业的学生Chien-Sheng Liao、Junjie Li 和 Seung-Young Lee 研究科学家Mikhail Slipchenko 博士后研究助理Ping Wang 普度大学Jonathan Amy Facility的前工程师Robert Oglesbee等完成。　　作为对以上观念的论证,研究人员证明了新系统可以观察人类癌细胞是如何代谢维生素A，以及药物是如何分布在皮肤上。　　这项技术, 速度比最先进的商业拉曼显微镜快1000倍，在Jonathan Amy Facility以电子器件得以实现，称为32路调谐放大器阵列,或者TAMP 阵列。此项新技术已经申请两项专利。Cheng表示在教大学生人耳如何放大声音的过程中获得这种成像技术想法的灵感。

7月中上旬，测序仪上游供应商，龙头illumina和新秀Element Biosciences有了重要新动向，前一家是终于拓展了属于自己的单细胞业务线，后一家继续展示其超强的融资能力，2.77亿美元资金将为公司发展提供新动能。因美纳收购Fluent BioSciences2024年7月9日， 因美纳宣布完成对Fluent BioSciences公司的收购，后者是新兴、领先的单细胞技术开发商。Fluent BioSciences的单细胞分析技术无需复杂、昂贵的仪器和微流控耗材。这一前沿的技术消除了当前方法的许多障碍和限制，使更多的客户可以开展单细胞分析。同时，这一技术可通过在样品采集过程中的检测能力，促进了新的实验方法。Fluent BioSciences最新发布的PIPseq&trade V具有卓越的性能，能够检测当前方法经常遗漏的细胞类型，并具有最高的可扩展性，能够处理从100个到100万个量级的细胞。Fluent BioSciences的独特技术与因美纳领先的测序和信息学解决方案（包括可进行单细胞多组学分析的Partek Flow）相结合，将为客户提供完整的解决方案和单点支持，从而使研究人员能够更快、更经济地推进研究发现。Fluent BioSciences团队将加入因美纳，PIPseq V将被整合到因美纳的产品组合中。公司计划以Fluent BioSciences的技术为基础，开发完整的端到端单细胞分析解决方案。因美纳首席技术官Steven Barnard表示，因美纳仍将是一个开放的NGS平台，并致力于维护和支持现有的单细胞合作伙伴关系。我们的目标是继续发展测序生态系统，支持单细胞分析等最佳多组学解决方案。我们希望客户能够灵活地采用最适合他们需求的工具。收购已于2024年7月9日完成，资金来源为公司现金。Element Biosciences融资2.77亿美元用于开发和商业化差异化产品 7月11日，Element Biosciences宣布获得超过2.77亿美元的D轮投资，以在未来几年通过颠覆性的DNA测序和多组学技术支持其不断增长的全球客户群。本轮超额认购由Wellington Management领投，新老投资者参投，其中包括三星电子（Samsung Electronics）、Fidelity、Foresite Capital、T. Rowe Price Associates, Inc和Venrock等基金和账户。这使得Element的累计融资额超过6.8亿美元。“在观望Element取得令人印象深刻的进展几年后，我们很激动能够支持其开启新的增长和发展篇章。”Wellington Management私募投资医疗保健行业负责人Joshua Sommerfeld表示。“他们的平台结合了质量、成本和灵活性的优势，颠覆了现有的价格曲线。通过将端到端的集成多组学工作流程引入单一系统，Element具有加速生物发现的潜力。”“Molly和Element的团队正在竞争激烈的环境中巩固自己的地位，”三星电子副董事长兼首席执行官Jong-Hee (JH) Han先生说。“他们的产品树立了新的行业标准，是下一波生物创新浪潮的基础，将帮助全球的研究人员和企业实现精准医疗和人工智能的愿景。我们对Element让精准医疗更加可负担的愿景感到非常兴奋，并对他们共同建立的团队印象深刻。”这笔资金将进一步支持Element的台式DNA测序仪AVITI&trade 的商业化，并支持即将推出的AVITI24&trade ，这是第一款将最先进的测序和细胞图谱分析（描绘细胞特征）结合到一个单一集成生物学平台中的仪器。AVITI24可在单个细胞内同时检测DNA、RNA、蛋白质、磷酸化蛋白和细胞结构，这为研究带来了彻底的变革，使研究人员能够以前所未有的轻松方式获得对生物系统的无与伦比的洞察力。“在行业巨头统治生态系统十几年之后，很荣幸能够帮助卓越的Element团队提供以客户为中心的产品，从而提高基因组分析的质量、可负担性和大众化。” Venrock合伙人及Element的早期投资者Bryan Roberts与Foresite Capital的Jim Tananbaum共同表示。“我们基于一个简单的信念共同创立了 Element，即尖端科学应该提供给整个研究界。Element已经迈出了测序大众化的第一步，并将继续通过高质量、灵活、快速迭代和负担得起的工具帮助研究者揭开生物学的奥秘，让更多的科学家能够使用我们的技术。”Element Biosciences的CEO Molly He博士表示。“得益于我们的创新产品和一支始终致力于 Element使命的协作、坚韧的团队，Element 已经发展了越来越广泛、热情和忠诚的客户群。在充满挑战的宏观经济环境的背景下，此轮超额认购证明了我们的使命。在新老投资者的支持下，Element正在巩固其作为下一个知名品牌生物工具公司的未来——真正的独角兽。”回顾Element的旅程，Molly补充道：“如果没有最初的先驱者和冒险者，我们根本不会走到这个非凡的阶段，他们构成了我们最早的客户群。Element尤其感谢他们的支持。”

大家好，本周为大家介绍一篇发表在J. Am. Chem. Soc.上的文章，Transient Structural Dynamics of Glycogen Phosphorylase from Nonequilibrium Hydrogen/Deuterium-Exchange Mass Spectrometry，文章作者是英国埃克塞特大学的Jonathan J. Phillips。　　变构调节指在蛋白质的正构位点上的变化通过蛋白质内部传递，最终影响到变构位点的结构，从而调整白质功能。理解蛋白质功能转换背后的特定结构动态变化对于分子生物学和药物发现领域至关重要。尽管变构现象自从提出以来已有广泛的研究，但是关于信号如何在蛋白质内部长距离传递的具体机制仍然不甚清楚。很大程度上是由于缺乏能够在时间和空间上高分辨率测量这些信号的生物物理方法。糖原磷酸化酶(glycogen phosphorylase，GlyP)是研究变构调节常用的标准蛋白，GlyP与II型糖尿病和转移性癌症的治疗密切相关。GlyP作为一种典型的变构酶，其活性受磷酸化修饰、多种天然配体和药物的调控。本文旨在通过开发和应用非平衡毫秒级氢/氘交换质谱(neHDX-MS)技术，来精确定位GlyP在变构激活和抑制期间的动态结构变化。这项技术能够提供蛋白质在毫秒时间尺度上的局部结构动态信息，有助于揭示变构调节过程中的瞬态结构特征，从而为理解蛋白质的动态行为和设计变构调节剂提供重要的结构信息。　　作者首先确定了能够完全激活或抑制GlyP的条件。25 mM 的AMP能实现GlyPb的最大激活(图1A)。32 mM咖啡因足以完全抑制GlyPa(图1B)。并且观察到50ms内AMP和咖啡因能够达到最佳激活/抑制状态(图1C和1D)。　　图1.糖原磷酸化酶b的变构激活和糖原磷酸化酶a的抑制。　　随后作者通过neHDX-MS捕捉由AMP引起的GlyPb变构激活过程中的局部结构扰动。通过激活过渡态与未激活和激活状态之间的HDX差异，作者将这些肽段分成了七个类群。其中重点值得关注的类群是c、d(其他类群对应区域及趋势不在此详细介绍)，因为他们的HDX行为与未激活和激活时的稳定态都有明显差异，这些局部区域的结构变化是过渡态的独特体现(图2A)。其中，c类群主要涵盖了tower helix区(图2B)，说明该区域在从未激活到激活状态的过渡态中，表现出相较于前后二者皆较高的动态性。d类群涵盖活性位点，说明活性稳点结构在因结合发生了结构稳定化现象。为了从原子水平理解这些瞬态结构变化，研究人员使用了一种基于Energy Calculation and Dynamics(ENCAD)的方法，Climber，来模拟从非活性状态到活性状态转变过程中的过渡态内部作用变化。结果显示，tower helix在激活过程中经历了氢键先断裂后形成的变化，这与观察到的HDX增加相一致(图4A)。　　图2.GlyPB中表现不同结构动力学行为的类群。　　图3.局部区域HDX动力学。　　图4.GlyP在活性和非活性状态之间的结构插值。　　随后作者探讨了咖啡因如何通过变构抑制影响GlyPa的结构动态。同样作者也比较了抑制过渡态与未抑制和抑制状态之间的HDX差异，分成了七个类群。在这几组类群中，仅有m表现出较未抑制和抑制状态都较明显的氘代上升趋势(图2C、图3C&D)。m区域涵盖了tower helix区(图2D)，说明该区域在未抑制状态到完全抑制状态的过渡阶段内，发生了局部去结构化现象。此外，在280s loop和250′ loop区域也表现出类似的瞬时去稳定化现象。结合AMP激活实验中的现象表明，尽管咖啡因和AMP作用于GlyP的不同位点，但它们都可能通过类似的变构路径(即tower helix的去稳定化)来引起GlyP的变构调节，从而实现对该蛋白功能的调控。同样在Climber分析中，可以观察到对应区域发生了氢键重排，与neHDX-MS结果呼应(图4B)。　　本文讨论了GlyP的变构调节中间态涉及的局部结构动态变化，并通过毫秒级neHDX-MS揭示了这些变化。结果表明激活和抑制过渡态都涉及到tower helix的氢键断裂和局部结构重排，这是两个途径的共同特点。本研究的亮点在于开发了一种新的neHDX-MS方法，能够在毫秒时间尺度上观察蛋白质的变构结构动态。这种方法不仅对理解GlyP的变构机制具有重要意义，而且可以广泛应用于不同蛋白质的变构研究，为理解蛋白质的变构调节提供了新的视角和工具。　　撰稿：罗宇翔　　编辑：李惠琳　　文章引用：Transient Structural Dynamics of Glycogen Phosphorylase from Nonequilibrium Hydrogen/Deuterium-Exchange Mass Spectrometry　　参考文献　　Kish, M. Ivory, D. P. Phillips, J. J., Transient Structural Dynamics of Glycogen Phosphorylase from Nonequilibrium Hydrogen/Deuterium-Exchange Mass Spectrometry. J. Am. Chem. Soc. 2023, 146 (1), 298-307.

细胞的3D模型培养能够更好地模拟微环境、细胞间相互作用和体内生物过程。相较于生化检测和2D模型，3D模型可提供更具生理相关性的条件。此外，其形态学和功能分化程度更高，这也赋予了它们更接近体内细胞的特征。如今越来越多的研究人员正在应用3D细胞培养、微组织和类器官技术来填补2D细胞培养与体内动物模型之间的差距。 特别是类器官的研究和使用，类器官（Organoid）是源自干细胞的体外衍生3D细胞聚集体，具有类似器官结构和功能。近年来，3D类器官培养技术逐渐成熟，正在成为药物筛选、个性化治疗和发育研究的重要模型。然而，细胞的3D培养技术面临着诸多挑战：首先，培养一致的、可再现的3D 微组织十分困难，尤其是类器官的培养；此外，大而厚的细胞样品成像难度极高；同时，处理3D细胞实验产生的海量数据则是最为严峻的挑战。针对3D微组织样品，使用传统的冰冻切片染色成像或直接使用共聚焦显微镜进行成像都有很多挑战：冰冻切片成像无法获得立体样品的全部信息，特别是Z轴的细胞位置信息；共聚焦显微镜有较高的光毒性和光漂白，不能对立体样品反复多层的成像，成像的层数有很大限制；此外，这两种拍摄方法获取的大量图片还需借助其他分析软件对其数据进行分析和统计，分析通量很低；最重要的是，这两种方法扫描速度都很慢，通量很低，一个3D微组织的扫描分析时间长达几个小时，极大的限制了3D微组织研究的开展。高内涵细胞成像能够在保持细胞结构和功能完整性的前提下，对细胞和亚细胞层次进行多通道、多靶点的荧光全面扫描，检测细胞形态、生长、分化、迁移、凋亡、代谢途径及信号转导等各个环节，在单一实验中获取大量相关信息。在细胞凋亡、细胞周期、细胞毒作用、受体蛋白转位、蛋白相互作用等方面都有很好的应用，被证明是细胞生物学，癌症研究，病原生物学，药物研发，系统生物学，心血管疾病研究，干细胞研究，神经细胞研究等领域的重要研究工具。PerkinElmer公司提供的高内涵细胞成像分析系统，它采用Nipkow转盘扫描技术配以高灵敏度sCMOS探测器，能够快速捕捉到细胞内发生的生物学过程，更因其降低光漂白和光毒性的特点，配合水浸式高数值孔径物镜，可以实现对活细胞、小型模式生物和3D微组织样品进行高通量的共聚焦高分辨率成像。再结合强大的Harmony分析软件，能够对细胞和亚细胞层面各种复杂的表型进行群体性统计分析研究。该系统在细胞生物学研究领域有着非常广泛的应用。PerkinElmer高内涵系统的3D方案不仅仅局限于3D微组织，包括模式生物、细胞伪足等立体结构都可以通过高内涵系统完成全面的检测和分析： 珀金埃尔默的单细胞ICP-MS技术，基于业界最快的的细胞脉冲信号读取速度（可达100000点每秒），能定量单个细胞中低至阿克级别的金属和纳米颗粒含量，测定细胞群中金属质量分布和含金属细胞的数量，从而评估与量化细胞群的异质程度。适用于人体、动物、植物等各种组织器官细胞的深入研究。例如，含金属药物和纳米颗粒越来越广泛的应用于癌症的治疗和检测，单细胞ICP-MS可进行精细跟踪，掌握病变组织在细胞层面上对药物的吸收和代谢，有助于了解癌症机理和提升治疗水平。两株卵巢癌细胞系A2780（ 顺铂敏感型）和A2780/CP70 （顺铂耐药型）随时间变化顺铂摄入量 生物体中的铜含量通过非常有效而复杂的稳态机制得以严格调控，该机制可控制元素的吸收、分布和排出。目前数据得到的细胞铜稳态模型只是一个“骨架” ，用SC-ICP-MS来测量外周血单核细胞（PBMC）中的铜（Cu）含量，对了解稳态机制的失调或失衡可能导致生物体功能异常，并可能与某些疾病（例如炎症、哮喘、衰老过程、癌症等）方面提供了进一步研究的有效手段。外周血单核细胞（PBMC）中铜的含量应用领域举例：3D微组织类器官目前的应用主要集中在肿瘤研究（药筛模型、药筛、肿瘤免疫、个体化医疗）、干细胞和发育生物学、体外模型研究（感染模型、毒性评价）、材料及给药研究等方面：肿瘤研究2019年6月17日，Cell Death and Disease杂志在线发表了钱其军研究组的研究成果Modified CAR T cells targeting membrane proximal epitope of mesothelin enhances the antitumor function against large solid tumor。该工作致力于优化肿瘤CAR T免疫疗法。MSLN（Mesothelin，间皮素）是嵌合抗原受体（CAR）T治疗的诱人抗原，MSLN中的表位选择至关重要。在这项研究中，作者使用修饰的piggyBac转座子构建了两种针对MSLN的I区（meso1 CAR，也称为膜远端区域）或MSLN的III区（meso3 CAR，也称为膜近端区域）的两种类型的CAR系统。其中，meso3 CAR T细胞在激活后表达更高水平的CD107α，并在体外针对表达多种MSLN的癌细胞产生更高水平的白介素2，TNF-α和IFN-γ。之后，作者构建了胃癌和卵巢癌3D肿瘤细胞模型，并用该模型来测试这两种CAR T系统，通过PerkinElmer Opera Phenix高内涵系统完成3D肿瘤 CART杀伤系统的成像和分析，最终证明在3D细胞水平，meso3 CAR T细胞比meso1 CAR T细胞具有更高的杀伤作用。后续的研究中，作者借助PerkinElmer Xenogen IVIS成像系统，在胃癌NSG小鼠模型中进一步进行验证，同样证明与meso1 CAR T细胞相比，meso3 CAR T细胞介导的抗肿瘤反应更强。我们进一步确定meso3 CAR T细胞可以有效地抑制体内大卵巢肿瘤的生长。总体而言，本研究证明meso3 CAR T细胞疗法在治疗MSLN阳性实体瘤方面比meso1 CAR T细胞疗法具有更好的免疫疗法，为实体瘤的免疫治疗提供了新的有效的CAR T疗法。干细胞与发育生物学2018年11月，英国的格拉斯哥大学癌症科学研究所在Nature Communication杂志发表了名为《The Phospholipid PI(3,4)P 2 Is an Apical Identity Determinant》的文章，本文主要以MDCK囊肿为模型，研究了上皮细胞的极化机制，最终发现PI(3,4)P2磷脂酶是决定上皮细胞极化发生的重要分子，并阐明了其调控机制。在本文中，作者首先发现磷酸酯修饰酶PI(3,4)P2的分布在上皮细胞极化的过程中是至关重要的，接下来，他们用PI(3,4)P2的分布作为表型，筛选哪些蛋白的敲除影响其分布。该过程是通过PerkinElmer的Opera Phenix高内涵系统来实现的，作者先通过高内涵系统的预扫描成像功能对微球进行智能的层切式扫描，选取横截面最大的那一层，然后把细胞分区域，分细胞核、细胞质、内侧、外侧和细胞连接处等等，然后计算每个区域的荧光强度。作者使用此方法去分析一些突变过的微球的磷脂酶分布，发现一些重要的上游蛋白（如PIP蛋白）被敲掉后，会发生显著的定位变化。除此以外，作者还利用高内涵系统分析了微球的空腔表型，MDCK囊肿包含多少个空腔直接反映了其功能是否正常，只有极化正常发生的囊肿才能有正常的空腔。同样的，作者使用高内涵预扫描成像功能对所有球做了层切式扫描，选取有空腔的这些层，把它们压到一起，然后通过算法选出空腔，分析其数量。作者也用该方法做了一系列基因的筛选，筛选到几个显著影响空腔形成的基因，并在后续阐明了其调控机制。 体外模型研究——肝损伤模型2018年，王韫芳课题组在新刊Advanced Biosystems杂志上发表封面文章，研究展示一种新型的药物性肝损伤研究模型——LBS微肝球模型(Liver biomatrices scaffolds, LBSs)。该模型在HepaRG细胞的基础上引入天然脱细胞肝脏支架，可进行肝细胞的长期3D培养。在LBS提供的肝组织特异微环境下，新模型具有更高的生理相关性和毒理预测敏感度。作者使用PerkinElmer Operetta CLS 高内涵筛选系统，深入评估了8种抗抑郁药物的肝毒性。结合特定的染料组合，从细胞活力、凋亡、胆汁蓄积、脂肪变、氧化应激和线粒体毒性6个方面检测药物处理对微肝球模型的影响。其中的许多参数都使用了复杂的高内涵分析方法。结果证明LBS微肝球模型能高度特异预测药物肝毒性和协助进一步的毒理机制研究。本研究还用到了PerkinElmer的Engisht多功能成像酶标仪，研究利用Alamar blue法追踪不同培养条件下细胞活力的变化。PerkinElmer提供的分子及细胞水平检测方案贯穿本论文药物肝毒性研究的整个过程。从微肝球模型的细胞增殖、酶活分析，再到3D模型的功能验证和毒理学多指标分析，PerkinElmer均能提供针对性的应用方案。材料及给药研究2019年6月，爱尔兰都柏林大学学院生物与环境科学学院&康威研究所在Small杂志发表名为《A High‐Throughput Automated Confocal Microscopy Platform for Quantitative Phenotyping of Nanoparticle Uptake and Transport in Spheroids》的文章。该研究利用PerkinElmer高内涵Opera Phenix系统，构建了完整的在3D微组织层面研究纳米载体摄取和运输的模型。作者首先进行3D微组织培养和高内涵拍摄的优化，主要研究了培养条件和固定方法对不同浓度的基质胶的影响，并根据该实验结果确定了培养方法、固定方法和基质胶浓度及用量。此外，作者也通过顺式到反式高尔基标记物(GM130、GalT和TGN46)的分布染色考察了高内涵的拍摄质量，证明PerkinElmer高内涵系统确实有极高的分辨率，用来研究纳米颗粒的摄取情况是足够的。接下来，作者通过Harmony软件对层切扫描图片进行重构分析，获取最大亮度投影和3D重构视图，在此基础上定量测量球状体中NP吸收和渗透。最后，作者选择了在纳米颗粒胞吞作用中有功能的蛋白，通过RNAi沉默进行潜在基因筛选，确定该模型可用于评估3D微球NP的摄取和运输过程。 更多详细内容，欢迎您莅临8月4日在中国细胞生物学学会2020年全国学术大会上举办的午餐会，干货报告、午餐礼遇、惊喜礼品等您来参与。点击下方链接完成签到，即可在会议期间至珀金埃尔默展台（T3）领取精美礼品一份。http://suo.im/6tarYZ

ADCC简介IgG抗体要发挥功能，除了需要Fab区域（Fragment of antigen binding）识别并特异性结合抗原， 还需要其可结晶区域（Fragment crystallizable,Fc）来发挥IgG的效应功能（二级功能），如靶向细胞的杀伤等。Fc区域主要介导以下三类活动：通过结合表达在Natural killer (NK)等免疫细胞表面上的FcγR（Fcγ receptors）激活抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用（Antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity，ADCC）通过结合血清补体C1q激活补体依赖的细胞毒性作用（Complement-dependent?cytotoxicity，CDC）通过结合新生儿Fc受体（Neonatal Fc receptor ，FcRn）延长抗体半衰期。今天我们主要关注ADCC，其不仅是机体通过抗体清除被病毒或其他病原物感染细胞的主要途径，也是目前治疗性抗体发挥临床效果的（Mechanism of Action ，MOA）核心机制之一[1]。因此，对于抗体新药研发和改造，仿制药开发和研发过程中抗体质量及功能的分析，都离不开ADCC的检测。同时，在生物药和免疫调节药物的临床试验中，ADCC活力也是必须的ex vivo指标之一。在此，我们以ADCC检测为切入点，向大家展示珀金埃尔默的DELFIA技术平台是如何助力抗体制药的。图片引用自参考资料[1]基于DELFIA技术的ADCC检测从细胞水平来说，ADCC本质上属于免疫细胞介导的杀伤。因此，常见的针对细胞杀伤（注意不是细胞活力）的检测方式，如经典的51Cr释放法，LDH检测，和Calcein 释放法等都可以用于ADCC检测。从原理上，这些方法可分为直接的检测靶细胞在效应免疫细胞作用下的裂解程度，如51Cr释放法；和间接的检测效应细胞的活化，如NFAT-RE-luc报告基因法和监测剩余的细胞活力来评估细胞杀伤，如化学发光法等。间接法的缺点是不能直接模拟体内ADCC过程。利用DELFIA技术的DELFIA EuTDA（货号AD0116）细胞毒法属于直接检测法，更能反映ADCC的MOA。与51Cr释放法形式类似，DELFIA EuTDA细胞毒法利用荧光放大配体BATDA特异的标记靶细胞。BATDA能迅速进入细胞，并在水解作用下形成亲水的TDA留在细胞内，并在靶细胞裂解下释放，和DELIFA Eu试剂相结合形成强荧光、稳定的螯合物EuTDA用于检测。更详细的原理介绍可参考我们的微信端公众号[2]和应用材料[3]。图片引用自参考资料[3]作为放射性检测的替代方法，更为安全的DELFIA EuTDA细胞毒法在ADCC活力检测中具有众多优势。相较于无法区分非特异死亡的LDH检测，EuTDA法不受效应细胞死亡和裂解的影响，降低背景的同时提升了检测的窗口和稳定性。相较于Calcein，BATDA能有效标记脆弱细胞，迅速被细胞摄取和在细胞裂解下完成高效的释放，为ADCC检测提供了稳定的检测窗口和易于标准化等优势。同时，EuTDA细胞毒法不受效应细胞限制，灵活支持利用多种原代免疫细胞（如PBMC和NK细胞）和更为稳定的改造细胞系的ADCC检测。从检测模式上EuTDA方法为时间分辨荧光（Time-Resolved Fluorescence，TRF），因此拥有TRF本身的众多优势，包括不受来源于培养基和血清等的背景荧光干扰，高稳定性和重复性等。此外，靶向红外区的检测能有效避免检测样本来带的干扰，并为多重检测打下基础。最后，对自动化和小型化的支持已让EuTDA法逐渐成为大分子药物研发中ADCC检测的标准方法[4]。在此，我们通过几个经典案例向大家介绍基于DELFIA技术的ADCC检测是如何助力大分子药物研发的。单抗研发领域之Fc区域改造在谈到Fc区域改造之前我们先得进一步了解ADCC通路的关键成员。单克隆抗体通过其Fc区域募集表达IgG受体FcγR的NK细胞等的多种免疫细胞。人的FcγR包括FcγRI(CD64，高亲和力)，FcγRII(CD32，低亲和力)和FcγRIII(CD16，低亲和力)。Fc和FcγR的相互作用会引发一系列的免疫活动和多种免疫细胞的活化，达到靶细胞杀伤的效果。同时，也不是所有的FcγR都会激活免疫反应，例如FcγRIIb就是一个抑制性IgG受体。早期基于小鼠的研究证明FcγR参与了Rituximab and Trastuzumab的药效。反过来，FcγRIIIa的多态性（高亲和力(V158)活低亲和力(F158)）和单抗药物的临床效果之间存在相关性。因此，Fc/FcγR之间的相互作用是抗体药效的关键调控者。而通过改造Fc区域调节其和FcγR之间的亲和力也成为抗体研发的一个有力切入点。在此，我们向大家介绍抗体改造的先河研究[5]。在结构解析的基础上，该研究引入AlphaScreen高通量筛选平台，通过竞争法鉴定出FcγRIIIa高亲和力的Fc区域变体。AlphaScreen的亲和力结果进一步由Biacore SPR 确认。除了检测变体和FcγRIIIa之间的亲和力，AlphaScreen还用于确认变体和抑制性IgG受体FcγRIIb之间的亲和力，从而获得变体和RIIIa/RIIb的相对亲和力比值。结果显示A330L 突变和S239D/I332E相结合能提高对激活性FcγRIIIa的亲和力的同时降低和抑制性受体FcγRIIb之间的亲和力，显著提升RIIIa/RIIb的相对亲和力比值（4-9, 针对Trastuzumab）。在亲和力筛选的基础上，研究利用DELFIA EuTDA-based cytotoxicity assay（货号AD0116）在细胞水水平探究变体对ADCC的提升。以不同FcγRIIIa基因型的PBMCs为效应细胞，Her2+ SkBr3为靶细胞，研究证明改造的变体能有效提升ADCC（2-3个数量级），与亲和力数据趋势一致（下图左）。进一步的研究证明变体能有效引发针对HER-2不同表达水平的细胞株的ADCC。针对几乎没有抗原表达的MCF7细胞系，变体依然具有客观的ADCC活力（下图右）。除了基因水平多态性外，Fc区域的糖基化也影响其和FcγR的亲和力。尤其是岩藻糖的缺失会提升IgG1和FcγRIIIa之间的亲和力。因此，除了突变外，改造Fc区域的糖基化修饰也是提升治疗性抗体ADCC活力的一个途径。以由罗氏研发的Lumretuzumab单抗（RG7116）为例[6]。RG7116一方面阻断HER3的激活并下调HER3的表达。进一步通过罗氏去岩藻糖修饰的GlycoMab技术改造，RG7116和FcγRIIIa之间的结合亲和力提高50倍。基于DELFIA技术的ADCC检测证明，糖基化改造显著提升RG7116的ADCC活力（下图左）。同时，对比不同HER3表达量的细胞系，研究清晰地表明HER3受体表达丰度和RG7116介导的ADCC活力之间的正相关联系（下图右）。在动物模型上，基于多种低免疫细胞浸润的小鼠皮下瘤模型，研究发现RG7116仅通过靶向HER3就能发挥抗癌作用。进一步利用高免疫细胞浸润的异种原位移植A549肺癌小鼠模型，研究证明糖基化改造有效提升小鼠的生存周期。临床一期试验进一步证明RG7116的临床疗效。一方面，RG7116有效抑制了肿瘤细胞膜HER3的表达。同时，相较于未糖基化改造的抗体，RG7116升高外周NK免疫细胞的活化程度[7]。免疫治疗领域之首个PD-1抗体： Nivolumab著名的O药Nivolumab（英文商品名: Opdivo），于2014年底获得FDA批准用于治疗晚期黑色素瘤，成为第一个获批的PD-1抑制剂，标志着免疫治疗时代的开启。四年后，Nivolumab也成为中国首个获批的PD-1单抗针对晚期非小细胞肺癌，商品名“欧狄沃”。虽然同是单抗药物，PD-1抑制剂与常见的靶向药物作用机制不同。PD-1抗体主要用于阻断PD-1和其配体PD-L1的相互作用，而不是杀伤PD-1阳性细胞，也就是抗肿瘤效应细胞。在Nivolumab的体外表征分析研究中，DELFIA Cell Cytotoxicity Kit（货号AD0116）被用于确认Nivolumab是否会诱导ADCC产生。以活化的PBMCs为效应细胞，高表达PD-1的CD4阳性细胞为靶细胞，研究人员确认IgG4亚型的nivolumab不会诱发ADCC效应[8]。后续的实验进一步证明nivolumab不能介导CDC，因此nivolumab的引入不会清除PD-1阳性细胞群体。除了nivolumab外，其他的PD-1单抗，包括默沙东的Keytruda、百济神州的BGB-A317及恒瑞的SHR-1210,都为弱ADCC活性设计。然而，同样是免疫检查点抑制剂，CTLA-4单抗Ipilimumab则需要其ADCC活性来杀伤Treg细胞发挥作用，强调了不同作用机制对抗体ADCC活性的要求也有区别[9]。结语ADCC活力的检测不仅能协助解析单抗药物的MOA，也推动对于NK细胞功能的研究及开辟新的抗肿瘤策略。作为成熟的细胞杀伤检测工具，DELFIA EuTDA（货号AD0116）细胞毒法不仅可用于评估抗体的ADCC和CDC活力，还能用于检测ACT，CAR-T和CAR-NK等疗法中免疫细胞的杀伤能力。为了助力免疫治疗的开发，我们近期推出“珀金埃尔默生命科学试剂耗材平台”，加速您的研究和药物开发进程。针对ADCC和CDC等细胞杀伤检测，珀金埃尔默提供涵盖试剂-耗材-仪器-应用的完善解决方案。除了DELIFIA平台，我们提供金标准放射性检测方案及强大的多模式检测平台，胜任常见LDH检测、Calcien 释放和化学发光法等多种方法。试剂耗材查询与购买欢迎登录珀金埃尔默生命科学试剂耗材平台，搜索货号AD0116，在线下单。登入路径：参考资料参考资料[1] Deyev SM, Lebedenko EN. Modern Technologies for Creating Synthetic Antibodies for Clinical Application.Acta Naturae. 2009 Apr 1(1):32-50.[2] 科研干货|免疫细胞如何杀伤肿瘤细胞. https://mp.weixin.qq.com/s/-jW77oFnXusb9h6e-AKQBg[3] A Simplified, Gentle Cell-Labelling Method for Non-Radioactive Cytotoxicity Assays. PerkinElmer application note[4] An Automated DELFIA ADCC Assay Method using a CD16.NK-92 Cell Line. Biotek application note[5] Lazar GA, et al.Engineered antibody Fc variants with enhanced effector function. Proc Natl Acad Sci U S A. 2006 Mar 14 103(11):4005-10.[6] Mirschberger C, et al. RG7116, a TherapeuticAntibody That Binds the Inactive HER3 Receptor and Is Optimized for Immune Effector Activation. Cancer Res. 2013 Aug 15 73(16):5183-94.[7] Meulendijks D, et al. First-in-Human Phase I Study of Lumretuzumab, a Glycoengineered Humanized Anti-HER3 Monoclonal Antibody, in Patients with Metastatic or Advanced HER3-Positive Solid Tumors.Clin Cancer Res. 2016 Feb 15 22(4):877-85.[8] Wang C, et al. 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2011年7月第八期《自然&mdash 方法学》刊登了Monya Baker撰写的一篇人物特写，详细介绍了在当期发表的论文 &ldquo Fluorogenic DNA sequencing in PDMS microreactors&rdquo 的主要作者哈佛大学谢晓亮教授的高通量测序技术。全文翻译如下：　　在科学界，合情合理的实验也可能会出现令人吃惊的结果。当谈到他的实验室时，谢晓亮把他的主要研究分成三个领域：活体细胞中的动态基因表达研究，单分子酶学和免标记显微成像技术，而现在，又多了一个由于意外而诞生的新领域&mdash &mdash 高通量测序。　　目前常见的测序技术&ldquo 焦磷酸测序&rdquo 是通过边合成DNA边测序实现的，当加入新三磷酸核苷酸时，荧光素酶水解三磷酸键所产生的能量会以光的形式发出，然而光信号转瞬即逝，需要检测系统能够灵敏地捕捉到这一瞬间的光信号。 另一种常见的技术是基于荧光的测序，相比之下，它可以产生一个稳定的光信号，但需要很多额外的化学修饰步骤才能产生荧光。在这篇Nature Method的文章中(指Sims, P.A., Greenleaf, W.J., Duan, H. & Xie, X.S.. Nat. Methods 8, 575&ndash 580 (2011).)，谢晓亮和他的同事们推出了一种新型的测序技术，这种技术兼顾焦磷酸测序的简单流程和荧光检测的稳定信号，这使得高精确度并循环周期短的测序成为可能。　　单分子荧光酶学的开端要追溯到十多年前，当时谢晓亮作为美国太平洋西北国家实验室的一位研究员，正在研究表征单个酶分子活性的方法，为此，他和同事曾应用过一个含有可发荧光的吖啶黄素基团的酶。那时，诸如 Helicos和Pacific Bioscience等公司也刚刚宣布了他们的DNA单分子测序计划。谢晓亮对把单分子酶学应用于DNA测序领域很感兴趣，但由于他已经在哈佛就职，这个想法仅仅被搁置于专利层面。&ldquo 我需要学着做个教授&rdquo ，谢晓亮说。　　谢晓亮偶尔会尝试把基于荧光基团测序的想法推荐给一些研究生或博士后，但是年轻的科学家们通常不大敢尝试这一想法。&ldquo 提些建议对我来说是很容易的，因为我有很多项目，总有一些会成功的&rdquo ，谢晓亮解释道，&ldquo 但是对学生来说这是个很大的赌注，并不是所有人都敢于接受这种挑战。&rdquo 一位四年级的研究生Peter Sims听说了这个想法，当即接受了这个挑战，尽管当时他完全可以由单分子马达在活细胞的研究来获得学位。 Sims表示这种潜在的高通量测序激发了他的浓厚兴趣，但是对于所需的在核酸上修饰荧光基团的化学工作，他还没有经验。&ldquo 他当时刚刚涉足于此，才开始学习&rdquo ，谢晓亮说。谢晓亮和Sims共同商定了一个期限，如果Sims在此之前还没有获得显著的成绩，他就退回到原来的课题上，开始写毕业论文。　　捕捉荧光信号就像成功产生荧光一样重要。在博士后William Greenleaf帮助下，他们解决了这个难题。&ldquo 微反应容器和荧光化学二者的结合，便是这项测序新技术的精髓。&rdquo 谢晓亮说。Greenleaf设法加工出了这些含有微反应容器的芯片，它是由可以重复密封的聚二甲基硅氧烷(PDMS)聚合物制成。谢晓亮说，没有这种材料，他的实验室的研究人员不可能做出这种尝试。&ldquo 我想把推广PDMS的功劳归于George Whitesides(George也在哈佛大学工作)&rdquo ，他说，&ldquo 基于PDMS我们才能够制作出各式各样的芯片上的实验室，而且他们真的很好用。&rdquo 　　但是研究进展并非一帆风顺。在后来的实验中，含有荧光基团的分子总是会扩散到PDMS 中或是产生一些不可信的伪信号。实验室的另一位成员段海峰加入了他们的小组，负责合成新型的荧光分子。此时，Sims和谢晓亮定下的期限也快到了，但他们仍没有做出很好的结果。　　Sims和Greenleaf制定了另外一项计划，但是仅仅是对多拷贝的DNA测序而并非单分子测序。当时谢晓亮正在苏格兰出差，一天深夜他和Sims进行了一次电话长谈，讨论Sims是否应该退回到原来的项目来写毕业论文。谢晓亮回忆道： &ldquo 那真费了我好大一笔电话费。我说，&lsquo Peter，请你再想想，我们再尽快地尝试一下，如果你真的做到了，学术界将对你的毕业论文产生极大的兴趣。&rsquo &rdquo 几周后，他们果真拿到了数据，并且Sims在他的答辩中成功地阐述了这种测序方法。谢晓亮富有哲理地说：&ldquo 你开始一直在对着一堵墙作战，后来你稍微改变了方向，这就大不一样了&rdquo 。Sims也有另外的动机，他曾和谢晓亮开玩笑说，&ldquo 我做这个只是想毕业。&rdquo 　　虽然这项测序技术本身还是基于DNA扩增的，但谢晓亮希望它能为通用单细胞基因组测序提供一条道路。谢晓亮说：&ldquo 尽管我们的技术并不是我最初希望的DNA单分子检测，但它依然为单细胞中DNA单分子测序提供了可能。&rdquo

质谱流式细胞术及其在精准医学中研究进展张浩1,2,3, 韩国军1,2,31北京大学跨学部生物医学工程系；2北京大学口腔医院；3 北京大学医学部医学技术研究院。质谱流式细胞术（Mass Cytometry）是近年来应用最为广泛的单细胞技术之一种。其将流式细胞技术与质谱分析技术结合在一起，用金属同位素代替荧光标记特异性抗体或探针，并利用质谱来定量同位素标签，可以在单细胞水平完成多种生物标志物的检测分析，包括核酸、蛋白质及其它小分子。其具有高通量、高灵敏度和高稳定性等优点，尤其适合于肿瘤、免疫、血液、药物和遗传学等学科的研究。当前新冠病毒COVID-19对人体免疫系统造成严重侵害，质谱流式技术能够更深入、全面的分析人体免疫系统的各种细胞亚型及其比例的变化，并预测临床病程的变化趋势，对于早期诊断、治疗与病理研究具有重要意义。 （一） 质谱流式细胞术发展历史图 1美国斯坦福大学医学院Garry Nolan 实验室中三台质谱流式仪器： CyTOF 1， CyTOF 2，CyTOF 3 （Helios）和BD公司荧光流式细胞仪LSR II。[1]质谱流式细胞术从最初的分析方法学概念到单细胞仪器装置、最终在基础生物学与临床医学中取得重要的应用，经过近二十年的发展历程。图1为2015年美国斯坦福大学医学院免疫学与微生物学系Garry Nolan教授实验室中三台不同型号CyTOF质谱流式仪与BD公司荧光流式细胞仪同时使用的照片。回顾质谱流式细胞术的发展历史，有三位重要的科学家作出了杰出的贡献。如图2中所示，首先2002年清华大学张新荣教授在学术期刊Analytical Chemistry中第一次提出元素标记策略用于电感耦合等离子体质谱的生物大分子检测的方法学研究[2]；2009年加拿大多伦多大学的Scott Tanner教授在学术期刊Analytical Chemistry中首次发布质谱流式细胞仪（Cytometry for Time of Flight，CyTOF）的研究工作[3]，并成立DVS Sciences公司将传统流式细胞术与电感耦合等离子体质谱相结合，推出了首台商用质谱流式分析仪器。2011年斯坦福大学Garry Nolan教授首次将质谱流式技术成功应用于临床血癌免疫性疾病的单细胞的表型与磷酸化蛋白信号通路研究[4]，开创了质谱流式医学应用的新篇章。2014年，DVS Sciences公司和质谱流式技术被美国Fluidigm公司收购，随后分别于与2015年和2017年陆续推出了Helios质谱流式系统和Hyperion组织成像系统以及700多种相关抗体和预设计标记试剂盒。目前为止，全球已经安装超过200台质谱流式细胞仪，中国拥有30台以上。并且，已经有50多个临床试验使用了质谱流式细胞术，这表明高通量、高灵敏、高稳定的质谱流式时代已经来临。图2 质谱流式细胞术三位主要奠基人：图A左一为清华大学张新荣教授；图A右一为加拿大多伦多大学Scott Tanner教授； 图B第一排右一为美国斯坦福大学Garry Nolan。（二） 质谱流式细胞术原理质谱流式细胞术主要工作原理是通过重金属同位素标记抗体或探针，然后识别细胞表面或内部信号，被标记的细胞以细胞悬液形式进入雾化器，随后样品在等离子体内发生汽化，产生离子云、离子在四级杆内根据质荷比进行筛选，然后在时间飞行器中通过已知强度的电场加速后到达检测器，而其到达检测器的飞行时间与离子质量有关。最后将原子质量谱的数据转换为细胞表面或内部的信号分子数据，并通过专业计算机分析软件对获得的数据进行降维处理分析，从而得到细胞外部表型和内部信号网络的数据结果。图3 质谱流式细胞术金属稳定同位素标记探针。包括标记单克隆抗体分子的稀土同位素；标记细胞编码的贵金属同位素；标记细胞周期的卤素[1]。北京大学韩国军教授首次建立了48种稳定同位素单克隆抗体统一标记策如图3所示，并定量分析了镧系、钇、铟、钯同位素间的CyTOF质谱干扰。系统性的建立了标准方法用于同位素标记抗体定量分析、抗体活性与选择性验证、以及抗体细胞染色浓度优化等，被多个国际质谱流式实验室作为同位素抗体标记标准手册使用。与传统流式技术相比，质谱流式细胞术主要有以下优势：① 前者使用荧光基团偶联抗体或分子，后者主要通过金属同位素进行标记，因为细胞中不含或很少含有这些金属同位素，因此背景信号较低，检测数据可靠性较高；② 传统荧光流式采用激光器和光电倍增管作为检测手段，最多可同时检测通道数不足20个，而质谱流式细胞术使用ICP-MS作为检测手段，不仅提高了检测通道数，可同时检测100个左右参数，而且避免了通道信号之间的串色干扰，无补偿或补偿非常小，使方案设计更加容易。③ 除可以在单细胞水平进行自身多参数分析以外，还可以检测分析一些金属治疗药物的分布及代谢情况，比如顺铂类化疗药物等。但质谱流式细胞术当前也存在一些问题，比如样本采集速度慢，每秒最多约1000个事件；测量不同样本之间需要程序清洁，导致每个样本平均测样时间延长；由于样本被气化，所以无法进行前向散射和侧向散射测量，也不能分选回收细胞进行后续实验等。（三）质谱流式细胞术的应用3.1 细胞表型鉴定与信号通路检测质谱流式细胞术非常适合对复杂的细胞表型进行深层次分析，可以区分在疾病发展过程中发挥不同作用的相似细胞，这对疾病的个体化治疗具有重要意义。Su等人通过对结直肠癌患者血液中的T细胞群进行质谱流式分析，展示了患者个体及不同患者之间 T 细胞亚群的表型多样性[5]。此外，Lelieveldt等用HSNE进行数据分析，在免疫细胞中发现了稀有细胞群[6]。分析细胞因子可以为研究免疫激活状态提供新的视角。Vendrame 等人利用 CyTOF评估细胞因子对自然杀伤 (NK) 细胞的影响，发现白介素 (IL)-12/IL-15/ IL-18刺激可显著增加NK细胞中γ干扰素 (IFN‐γ)的表达[7]。Doyle等对丙型肝炎病毒(HCV)感染患者的肝脏和外周血中的浆细胞样树突状细胞(pDCs)进行了研究，证明肝脏pDC具有多功能性，能够在慢性HCV感染期间产生大量的IFN-γ 和其他免疫调节因子[8]。随着检测细胞因子的报道不断增多，CyTOF将可能成为免疫细胞功能研究中不可或缺的工具。细胞受外界刺激后，细胞内信号网络会做出相应反应。使用靶向磷酸化蛋白的金属螯合抗体，CyTOF能够检测单个细胞内的信号通路。Shinko等人为临床血样提供了磷酸化信号蛋白染色的优化方案[9]。厦门大学周大旺教授团队应用 CyTOF质谱流式细胞仪发现了Hippo信号通路中转录共激活因子TAZ在调节 CD4+初始T细胞分化为Th17细胞和Treg细胞的过程中发挥着关键调控作用及其重要机理[10]。 3.2细胞周期鉴定、RNA和蛋白质的共同检测细胞周期改变是肿瘤进展、生物发育和免疫调节的重要方面。Behbehani 等人开发了一种新的CyTOF方法来描绘细胞周期阶段，分别使用IdU、磷酸化视网膜母细胞瘤抗体、细胞周期蛋白 B1抗体、细胞周期蛋白 A 抗体和磷酸化组蛋白H3抗体来标记S、G0、G1、G2、和 M 期细胞[11]。并利用这种细胞周期鉴定方法，研究展示了介导急性髓性白血病化疗敏感性的细胞周期差异[12]。为了能够在单细胞分辨率下同时检测 RNA 和蛋白质，Frei 等人开发了 RNA 邻近连接技术 (PLAYR)[13]。PLAYR包括杂交、连接、滚环扩增和检测四个阶段。针对目标RNA设计两个相邻区段的探针，与目标RNA结合后再与Backbone和Insert两个探针进行杂交，随后Backbone和Insert探针连接成一个环，做为后续滚环扩增的模板，与带有金属标签的探针杂交后就可以扩增并检测了。PLAYR的优势在于可以同时兼容蛋白检测，在实验过程中，可以先用抗体对胞内外蛋白进行标记，然后在用PLAYR流程对RNA进行原位标记和扩增。我们可以根据表面Marker对细胞进行亚群分析，深入研究每个亚群中信号通路、转录因子的激活及其相关基因的表达。并且利用PLAYR监测脂多糖刺激后PBMCs中8个细胞因子mRNA和18个蛋白表位的变化，揭示了每个细胞的功能能力与其蛋白标记物表达之间的相关性。3.3 质谱流式细胞术成像Geisen 等人使用 CyTOF 对组织样本进行成像以获得蛋白质空间组学[14]。他们提出的IMC （Imaging Mass Cytometry）技术使用分辨率为 1 μm 的激光光斑进行烧蚀、雾化、电离，并通过惰性气流传送到质谱检测器。IMC 被认为是具有里程碑意义的发展，因为它在亚细胞分辨率下将细胞间相互作用和的空间信息联系在一起，并能同时分析多达50种参数。自推出以来，IMC 正迅速被应用于各个研究领域。Damond 等人使用 IMC 对4例非糖尿病患者、4例首发1型糖尿病患者和4例长期1型糖尿病患者的胰岛进行研究，描述了人类1型糖尿病的进展，并发现在发病之前β胰岛素细胞表型已经发生改变[15]。另一类元素标记的单细胞成像技术是利用二次离子质谱SIMS（Secondary Imaging Mass Spectrometry），图4为北京大学韩国军教授利用NanoSIMS 50L质谱对Hela单细胞核中新生成的DNA与RNA的时空分析[16]。图4 基于二次离子质谱的高分辨Hela细胞核成像技术与人工智能机器学习数据分析。3.4 新冠肺炎检测及治疗 Silvin等人对COVID-19 患者外周血进行单细胞CyTOF及RNA测序，发现血浆内钙结合蛋白水平和非典型单核细胞减少可以鉴别严重的COVID-19患者[17]。Schrepping等人对全血和外周血单个核细胞进行RNA测序和单细胞蛋白质组学分析，揭示了SARS-CoV-2感染后免疫系统的反应[18]。而Rendeiro等人利用质谱流式细胞术进行空间成像，研究包括SARS-CoV-2 感染在内的人类急性肺损伤的细胞组成和空间结构。从而使我们能够从结构、免疫学和临床角度提出生物学上可解释的肺病理图谱，为理解COVID-19和一般的肺损伤病理学提供了重要的基础[19]。（四）总结质谱流式细胞术相较传统荧光流式细胞技术具有可以同时检测更多参数不需补偿、方案设计简单、灵敏度高等优点。其多参数检测的特征尤其适合对细胞表型、细胞因子、信号通路等进行深层次分析，适用于肿瘤、免疫系统疾病、传染病、血液病、药物临床试验、预后评估等方面研究。但质谱流式细胞术也存在采样较慢、清洁费时、成本较高等问题，因此还需研究人员根据自己的实验目的及需求进行选择。参考文献：1. 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DOI:10.1038/s41586-021-03475-6. 【作者简介】张浩 博士 2020级北京大学口腔医学技术专业科研型博士，导师韩国军教授。硕士就读于山东大学口腔医院（导师刘少华教授），从事血管瘤临床治疗及泡沫硬化剂的改良研究，发表SCI论文4篇。目前师从韩国军教授，主要从事口腔鳞癌单细胞质谱研究及质谱病理诊断新方法研究。韩国军 研究员北京大学跨学部生物医学工程系研究员、博士生导师，北京大学口腔医院双聘博士生导师。2013年毕业于清华大学化学系（导师张新荣教授），2013至2020年在美国斯坦福大学医学院Mass Cytometry创始人Garry Nolan课题组从事新一代质谱流式相关技术与临床医学应用研究。曾获教育部自然科学一等奖，并在Nature Communications、Nature Protocols、Cell Reports、Angew Chem、Anal Chem、Cytometry等发表论文20余篇。目前主要从事质谱新技术在临床医学中应用研究，与北京大学口腔医院、北京大学第三医院、北京大学第一医院开展单细胞质谱流式临床精准医学研究。点击查看流式细胞仪专场Webinar预告（点击报名）专家约稿招募：若您有生命科学相关研究、技术、应用、经验等愿意以约稿形式共享，欢迎邮件投稿或沟通邮箱：liuld@instrument.com.cn微信/电话：13683372576扫码关注【3i生仪社】，解锁生命科学行业资讯！

近日，中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所生物医学光学与分子影像研究中心研究员储军课题组在《自然-通讯》（Nature Communications）上，发表了题为A high-performance genetically encoded fluorescent indicator for in vivo cAMP imaging的研究论文，报道了高性能基因编码的环磷酸腺苷（cAMP）荧光探针及其应用。　　cAMP是细胞内关键第二信使，可整合来自多种G蛋白偶联受体（GPCR）的信号，在学习与记忆、药物成瘾、运动控制、免疫、肿瘤、代谢等过程中发挥重要作用。活细胞和活体水平的cAMP分子浓度变化的高时空分辨率荧光成像是解析cAMP信号通路及其生物学功能的重要基础。因此，开发高灵敏的cAMP荧光探针成为研究复杂生物过程的关键。与非基因编码探针（染料和材料类）相比，基因编码探针具有低毒性、低背景、可遗传、可定位特定细胞亚结构或特定细胞等优点，在生命科学基础研究中具有优势。然而，现有的50多个基因编码的cAMP荧光探针或灵敏度低（荧光变化最大只有1.5倍），或荧光亮度较暗，较难监测活体中微弱的内源性cAMP变化，限制了生理和病理状态下cAMP分子调控机理和功能的研究。　　为了开发适用于活体检测的高灵敏度探针，研究人员将环化重排绿色荧光蛋白（cpGFP）插入细菌MlotiK1通道的cAMP结合结构域（mlCNBD）中。经过插入位点筛选、连接肽优化、荧光蛋白及感应模块优化，研究得到了具有高亮度、高灵敏度、合适亲和力和快响应速度等特征的高性能基因编码cAMP绿色荧光探针（G-Flamp1）。晶体结构显示G-Flamp1探针的连接肽具有独一无二的结构：其中一个连接肽是一个非常刚性的 β-strand 结构，这在其他晶体结构已知的环化重排荧光蛋白探针中是不存在的，为开发其他高性能探针提供了新思路和新方法。　　在体外实验中，结合/未结合cAMP的G-Flamp1有不同发色团环境。G-Flamp1在450 nm（单光子）或者900-920 nm（双光子）激发下，动态范围达最大，即ΔF/F0约为13。G-Flamp1与cAMP亲和力适中，其解离常数Kd值为2.17 μM。G-Flamp1可在亚秒时间分辨率上检测cAMP动态变化。在培养细胞中，该探针均匀分布在细胞质和细胞核中，本底荧光亮度介于同类探针cAMPr和Flamindo2之间。G-Flamp1探针在活细胞中的动态范围达到了12倍，是目前少数几个动态范围在10倍以上的荧光蛋白探针之一。同时，该探针具有良好的特异性和可逆性（图1）。　　研究人员将G-Flamp1探针应用在果蝇这一模式生物中。果蝇脑部蘑菇体（mushroom body）的Kenyon细胞中cAMP信号通路在气味相关的记忆中发挥关键作用。研究首先获取了Kenyon细胞中表达G-Flamp1探针的转基因果蝇，而后利用双光子成像发现，果蝇受到气味或电击刺激时，蘑菇体不同子区域呈现不一样的cAMP信号时空变化（图2），暗示不同子区域可能在联想性学习中起着相对独立的作用。　　为验证G-Flamp1探针在活体动物中检测cAMP 动态变化的实用性，研究人员利用腺相关病毒在小鼠运动皮层中共表达绿色G-Flamp1探针和红色jRGECO1a钙探针。活体双光子成像揭示了跑步运动中细胞特异性的cAMP信号，并与钙信号无明显相关性（图3)。这反映了小鼠运动时大脑皮层M1神经元反应的异质性。　　研究人员在小鼠大脑深部的伏隔核（NAc）脑区中表达G-Flamp1探针，并利用光纤记录听觉巴甫洛夫条件反射任务中该脑区cAMP信号的变化。结果表明随着训练的熟练，小鼠得到奖赏时cAMP信号幅度在降低，而听到相应声频信号时cAMP信号幅度在升高（图4）；该特性与多巴胺信号类似，暗示多巴胺释放引起了cAMP信号。综上，G-Flamp1探针的高信噪比和高时间分辨率能够高灵敏检测到活体小鼠中内源性cAMP信号的动态变化。　　该研究开发了一种适用于活体检测的cAMP荧光探针，并初步揭示了果蝇和小鼠等模式生物在特定行为过程中特定神经元的cAMP信号变化的规律，为进一步阐释cAMP信号的调控和功能奠定了基础。结合高内涵药物筛选平台，该探针将尝试应用于针对GPCR受体的药物筛选，以期发现更多的具有临床价值的GPCR药物。　　研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助，并获得北京大学、中科院神经科学研究所、中山大学附属第五医院、美国堪萨斯州立大学、华中科技大学等的支持。

遗传性视网膜营养不良（Inherited retinal dystrophies, IRDs）是可导致进行性视网膜退化的遗传缺陷性罕见疾病，常见的IRD相关基因缺陷超过200种。近几年，眼科领域的基因治疗临床试验项目数量激增，包括基因替换、基因编辑和基因沉默多个技术方面。2017年美国FDA首次批准了视网膜Voretigene Neparvovec基因疗法（Luxturna, Spark Therapeutics），用于治疗RPE65.1双等位基因突变引起的罕见眼科疾病，称为Leber先天性黑蒙。这个里程碑意义的决定为眼科疾病基因疗法打开了大门。目前大部分临床研究疗法目标是通过导入正常功能基因，从而恢复缺陷基因编码蛋白质的正常表达。在非临床研究和临床研究中，检测转基因目的蛋白表达是基因疗法开发的一个关键方面。 目前，有多种技术可实现目的蛋白表达定量检测包括配体结合法(Ligand binding assay，LBA)如酶联免疫吸附方法（ELISA）、液相色谱-质谱（LC-MS）、流式细胞术、蛋白质免疫印迹（Western Blot）和组织染色技术。每种技术都有各自优势和局限，如目的蛋白为分泌性表达，可采用ELISA方法检测细胞培养上清液或体液系统中目标蛋白含量；如目的蛋白不能分泌表达，可采用Western Blot或质谱方法；如需要检测细胞膜蛋白，可采用流式细胞术；如要确定蛋白质在细胞和组织内分布，可采用免疫荧光检测。 在体内和体外模型中研究基因治疗产物与治疗靶点的相关作用机制和效应，选择生物相关性模型来检测目的基因表达和生物学活性非常重要。对于眼部疾病可探索选择临床前研究模型如细胞系模型、人诱导多能干细胞（hiPSC）衍生的视网膜类器官疾病模型、啮齿动物和非人灵长类动物等，根据生物学相关性和测定时间可在不同阶段综合选择特异性评估模型。眼部疾病细胞模型案例1：iPSC衍生视网膜色素上皮细胞（RPE）中低丰度大分子量蛋白质表达检测 从三名Stargardt病人皮肤活检样本产生多个iPS细胞系，这些患者都携带一个致病性ABCA4基因变异。采用RNA-Sep和Digital WB分析正常对照和患者细胞衍生的RPE。这个细胞模型与活检组织相比，可用于评估难以检测的非表达变异体，患者来源的细胞可能更密切地反映患者体内发生的剪接和编辑事件，可用于病人药物敏感性研究，指导临床试验。采用全自动Digital WB技术分析pABCA4蛋白质表达，制备了20 μg 总蛋白 dRPE 细胞匀浆，阳性和阴性对照分别是20 μg野生型和 ABCA4 敲除小鼠视网膜匀浆。参考下图，小鼠视网膜（Mouse ret）在野生型(WT)中pABCA4表达丰度很高，敲除（KO）小鼠没有表达。人类对照（NHDF）具有比WT小鼠视网膜更高表观分子量，同时有更高的表达丰度。与对照相比，所有患者细胞系（H、J和S）中均可检测到pABCA4 ，但这些低丰度pABCA4蛋白可能被降解，作为截短蛋白或降解产品形式存在（除S2外）。与mRNA表达谱结果一致，S2细胞系具有相对正常的pABCA4表达水平和修饰后成熟膜蛋白的分子量。本研究利用了Digital WB对低丰度和大分子量蛋白质分析检测能力。案例2：眼角膜内皮细胞信号通路中多重蛋白质表达检测 本研究采用人源和鼠源细胞，分别是敲低了SLC4A11表达水平的原代人角膜内皮细胞（primary human corneal endothelial cells, pHCEnC），即SLC4A11 (SLC4A11 KD pHCEnC)；还有Slc4a11+/+和Slc4a11-/-鼠角膜内皮细胞系（murine corneal endothelial cells, MCEnC），即 Slc4a11-/- MCEnC和Slc4a11+/+ MCEnC。比较转录组学分析揭示了SLC4A11 KD pHCEnC和Slc4a11-/- MCEnC中细胞代谢和离子转运功能抑制以及线粒体功能障碍，导致ATP生产减少。AMPK-p53/ULK1通路激活也表明线粒体功能障碍和线粒体自噬。稳态 ATP 水平降低和随后 AMPK-p53 通路激活提供了代谢功能缺陷和转录组改变之间的联系，以及 ATP 不足以维持 Na+/K+-ATPase角膜内皮泵的证据，这是 SLC4A11 相关角膜内皮营养不良特征性水肿的原因。所以SLC4A11缺陷角膜内皮中分子作用导致内皮功能障碍，是先天性遗传性角膜内皮营养不良 (congenital hereditary endothelial dystrophy, CHED) 和Fuchs 角膜内皮营养不良的主要特征。 下图结果表明SLC4A11缺陷角膜内皮中AMPK-p53 通路激活，采用Digital WB检测信号通路中各蛋白质表达水平。图B说明与 scRNA pHCEnC 对照相比，SLC4A11 KD pHCEnC 中 p53 Ser15 磷酸化水平增加，表明p53转录翻译后激活。图C在Slc4a11-/- MCEnC晚期传代中观察到相似结果（p53 Ser18磷酸化增加，对应于人p53 Ser15）。图C和D结果表明在Slc4a11-/- MCEnC 早期和晚期传代中总 p53 水平增加，代表p53转录激活。进一步研究磷酸化和p53转录激活的激酶，根据报道AMPK介导 Ser15（小鼠中Ser18）磷酸化和p53转录激活，图B和C实验结果也说明AMPKα的Thr172磷酸化增加，AMPKβ1的Ser182磷酸化没有变化。图E和F，与 scRNA pHCEnC 相比，AMPK 另一种下游底物 Unc-51 样自噬激活激酶 1 (ULK1) 在SLC4A11 KD pHCEnC中磷酸化水平(Ser555)增加。综合这些结果表明，ATP水平下降导致AMPK及其下游底物p53 和 ULK1 激活，分别导致转录组改变和线粒体自噬增加。同样，鉴于 SLC4A11 在预防氧化损伤中的作用，SLC4A11 缺失导致线粒体 ROS 产生增加，随后线粒体功能障碍和线粒体自噬增加。此发病机制支持使用Slc4a11-/-小鼠作为SLC4A11相关角膜内皮营养不良的模型，评估各种治疗方法的转化潜力。 基于Digital WB技术的全自动蛋白质表达分析系统Jess可实现化学发光和荧光两种检测模式，是多重蛋白质表达分析有力工具。2022年，ProteinSimple发布了Stellar全自动双色荧光蛋白质表达检测方案，特别适合同步分析细胞信号通路磷酸化蛋白和总蛋白表达，将细胞信号通路研究工具带到一个新高度。iPSC衍生视网膜类器官模型案例1：Digital WB检测iPSC衍生的视网膜类器官中视紫红质表达含量 美国NIH研究人员利用成纤维细胞重编程获得诱导多能干细胞（iPSC），再分化产生视网膜类器官。通过转录组学分析，确定了视网膜类器官发育过程中调节信号，在体外生成了更成熟视网膜，可促进疾病建模和基因治疗研究。本研究采用Digital WB技术揭示了不同培养条件下类器官培养物种视紫红质（Rhodopsin）表达差异。下图结果表明，DHA处理的类器官在32天时视紫红质表达增加了30%，而亚油酸（LA）处理类器官视紫红质表达降低，这表明DHA处理的类器官中视紫红质表达增加不是脂肪酸添加带来的。案例2：AAV基因治疗的RetGC-GUCY2D视网膜类器官疾病模型 Leber先天性黑蒙可由多种不同突变基因导致包括RPE65、CEP29、GUCY2D和CRX等。其中Leber先天性黑蒙1型由GUCY2D基因突变导致，可导致严重视力损害或失明。GUCY2D基因正常拷贝编码了一种鸟苷酸环化酶（RetGC），其是感光器生理学中关键酶之一，视网膜中光敏杆状细胞和视锥细胞使用该酶将光转换为电化学信号。 英国MeiraGTx公司研究人员利用CRISPR/CAS9 技术生成 RetGC 敲除 (RetGC KO) 视网膜类器官，iPSC衍生视网膜类器官分化后，将RetGC KO 视网膜类器官与同一细胞系的野生型类器官进行对比研究。总共设计了四种 AAV 载体来测试RetGC 蛋白在光感受器中的恢复情况，所有载体采用AAV7递送。CMV 和视紫红质激酶 (RK) 两个启动子，并评估了WoodChuck肝炎病毒翻译后调控元件 (WPRE) 影响。采用Digital WB检测6组类器官中RetGC蛋白表达水平。实验结果揭示，与非转导样本组比，所有载体设计均以不同效率产生RetGC蛋白。加入WPRE似乎显示出效力降低趋势，通过其他量化指标验证了这个趋势。 Digital WB相比传统Western blot，只需要几十分之一样本量就可实现类器官等珍贵样本中蛋白质定量检测，而且重复性更高和速度更快，非常适合眼部疾病类器官模型的转基因目的蛋白及相关通路蛋白表达分析。“全自动Digital WB技术是眼部疾病蛋白质表达定量的重要工具 Jess全自动数字化蛋白质表达定量分析系统 (Digital WB) 是Bio-Techne集团旗下蛋白质分析品牌ProteinSimple所有。系统利用毛细管电泳免疫学分析技术，可从微量样品中自动吸取、分离、捕获蛋白质，并通过化学发光或荧光检测目的蛋白含量。针对眼部疾病基因治疗应用技术优势Digital WB技术适合眼科基因治疗体外和体内各种模型中转基因目的蛋白表达定量分析，用于视网膜细胞系、iPSC衍生视网膜色素上皮细胞（RPE）和类器官、小鼠动物模型和非人灵长类动物模型的关键蛋白质分析。适合于基因治疗研发的不同阶段对转基因目的蛋白及相关信号通路蛋白检测需求。满足类器官和视网膜微量样本蛋白质分析需求，Digital WB技术样本量需求是传统Western Blot几十分之一，只需要3 μL样本量就可实现多重蛋白质表达检测，特别适合眼部疾病微量珍贵样本蛋白质分析。Digital WB精准定量检测，传统Western Blot只能满足样本半定量需求，重复性比较差。基因治疗某些目的蛋白表达与临床治疗效果相关联，可作为替代生物标志物，建立量效关系。要求目的蛋白分析检测标准需要提高，要求技术需要经过严格验证，Digital WB可满足这些需求。符合基因治疗产业对自动化标准化和效率的需求，面对行业激烈竞争，需要提升研发效率。Digital WB实现了全自动化和标准化，软件符合FDA 21 CFR Part 11合规性需求。系统3个小时完成一批次蛋白质分析，比传统Western Blot快4倍，大大提高了实验效率，同时减少人力成本。 Digital WB自动化程度高、重复性好、灵敏度高和具有较宽动态检测范围，这些特点满足眼部疾病基因治疗项目不同阶段的目的蛋白定量需求。Digital WB已被国内外知名基因治疗机构采用如Biogen, Sarepta Therapeutics, MeiraGTx，ATGC, Spark Therapeutics，Regenxbio，CRISPR Therapeutics, Editas Medicine, Bluebird bio，杭州嘉因生物、中国食品药品检定研究院等，必将在基因治疗研发阶段、非临床研究和临床研究阶段发挥更大的作用。扫描下方二维码，获取更多关于Digital WB资料参考文献： Gordon, Kathleen Del Medico, Amy Sander, Ian Kumar, Arvind Hamad, Bashar (2019). Gene therapies in ophthalmic disease. Nature Reviews Drug Discovery.MacLaren, R.E. A 2020 vision of ocular gene therapy. Gene Ther 28, 217–219 (2021).基因治疗产品非临床研究与评价技术指导原则（试行）Thilo M. Buck and Jan Wijnholds. Recombinant Adeno-Associated Viral Vectors (rAAV)-Vector Elements in Ocular Gene Therapy Clinical Trials and Transgene Expression and Bioactivity Assays. Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 4197.Annemieke Aartsma-Rus, Jennifer Morgan, et at. Report of a TREAT-NMD/World Duchenne Organisation Meeting on Dystrophin Quantification Methodology. Journal of Neuromuscular Diseases. 6 (2019) 147–159Beekman C, Janson AA, Baghat A, van Deutekom JC, Datson NA (2018) Use of capillary Western immunoassay (Wes) for quantification of dystrophin levels in skeletal muscle of healthy controls and individuals with Becker and Duchenne muscular dystrophy. PLoS ONE 13(4): e0195850.Matynia A, Wang J, Kim S, Li Y, Dimashkie A, Jiang Z, Hu J, Strom SP, Radu RA, Chen R, Gorin MB. Assessing variant causality and severity using retinal pigment epithelial cells derived from Stargardt disease patients. Transl Vis Sci Technol. 2022 11(3):33Zhang W, Frausto R, Chung DD, et al. Energy shortage in human and mouse models of SLC4A11-Associated corneal endothelial dystrophies. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2020 61(8):39Brooks et al., Improved Retinal Organoid Differentiation by Modulating Signaling Pathways Revealed by Comparative Transcriptome Analyses with Development In Vivo, Stem Cell Reports (2019)Arifa Naeem, etc. RetGC-GUCY2D retinal organoid disease model for AAV gene therapy development. MeiraGTx LTd

详细信息 福建医科大学孟超肝胆医院金山院区重点实验室细胞流式分析设备货物类采购项目公开招标招标公告 福建省-福州市-鼓楼区 状态：公告 更新时间： 2023-01-16 招标文件: 附件1 附件2 项目概况 受福建医科大学孟超肝胆医院委托，福州华腾招标有限公司对[350100]FZHTZB[GK]2022017、福建医科大学孟超肝胆医院金山院区重点实验室细胞流式分析设备货物类采购项目组织公开招标，现欢迎国内合格的供应商前来参加。福建医科大学孟超肝胆医院金山院区重点实验室细胞流式分析设备货物类采购项目的潜在投标人应在福建省政府采购网(zfcg.czt.fujian.gov.cn)免费申请账号在福建省政府采购网上公开信息系统按项目获取采购文件，并于2023年02月06日 09时00分00秒（北京时间）前递交投标文件。 一、项目基本情况 项目编号：[350100]FZHTZB[GK]2022017 项目名称：福建医科大学孟超肝胆医院金山院区重点实验室细胞流式分析设备货物类采购项目 采购方式：公开招标 预算金额：1,500,000.00元 采购包1(福建医科大学孟超肝胆医院金山院区重点实验室细胞流式分析设备货物类采购项目的合同包1): 采购包预算金额：1,500,000.00元 采购包最高限价： 1,500,000.00元 投标保证金：0元 采购需求：（包括但不限于标的的名称、数量、简要技术需求或服务要求等） 品目号 品目编码及品目名称 采购标的 数量（单位） 允许进口 简要需求或要求 品目预算(元) 中小企业划分标准所属行业 1-1 A02321900-临床检验设备 临床检验设备 1(项) 否 2.1、主要用途与要求用于免疫学、干细胞、遗传学等研究。对细胞表面、内部分子包括抗原、核酸等进行检测与分析，可用于分析蛋白表达、免疫分型、细胞凋亡、周期、增殖、细胞毒性、蛋白磷酸化、荧光蛋白、胞内活性氧水平、细胞膜电位、细胞内钙离子浓度等检测，需要多通道染色。其余详见招标文件。 1,500,000.00 工业 本采购包不接受联合体投标 合同履行期限：自合同签订之日起90日 二、申请人的资格要求： 1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定 2.落实政府采购政策需满足的资格要求： 采购包1：无 3.本项目的特定资格要求： 采购包1： (1)根据福州市财政局关于进一步推进政府采购领域优化营商环境工作的通知（榕财采〔2021〕52号）规定：投标人在投标时，按照规定提供相关承诺函（详见附件）的，无需再提交财务状况、缴纳税收和社保资金缴纳等证明材料。采购人有权在签订合同前要求中标人提供相关证明材料以核实中标人承诺事项的真实性。投标人应当遵循诚实守信的原则，不得作出虚假承诺，承诺不实的，属于提供虚假材料谋取中标、成交，依法追究相关的法律责任。。 三、采购项目需要落实的政府采购政策 进口产品：无 节能产品：适用于所有采购包，按照《关于印发节能产品政府采购品目清单的通知》财库〔2019〕19号执行，属于 《节能产品政府采购品目清单》的节能产品，依据国家确定的认证机构出具的、在评标时处于有效期之内的节能产品认证证书。 环境标志产品：适用于所有采购包，按照《关于印发环境标志产品政府采购品目清单的通知》财库〔2019〕18号执行，属于《环境标志产品政府采购品目清单》的环境标志产品，依据国家确定的认证机构出具的、在评标时处于有效期之内的环境标志产品认证证书。 信息安全产品：无 信用记录：按照下列规定执行：适用于采购包1，按照下列规定执行：A、信用信息查询渠道：“信用中国”网站（www.creditchina.gov.cn）、中国政府采购网（www.ccgp.gov.cn）；B、信用信息查询截止时点：由资格审查小组在资格审查环节结束前对投标人进行信用信息查询；C、投标人针对“信用记录查询结果”可自主提供信用记录证明材料，未提供该证明材料的不视为其投标无效。D、信用记录查询结果的审查：①由资格审查小组通过上述网站查询并打印投标人信用记录（以下简称：“资格审查小组的查询结果”）。②因上述网站原因导致资格审查小组无法查询投标人信用记录的（资格审查小组应将通过上述网站查询投标人信用记录时的原始页面打印后随采购文件一并存档），视为查询结果未发现存在投标人应被拒绝参与政府采购活动相关的信息。③查询结果存在投标人应被拒绝参与政府采购活动相关信息的，其资格审查不合格。（9）其他政策：无。四、获取招标文件 时间： 2023-01-16 至 2023-01-28 ，（提供期限自本公告发布之日起不得少于5个工作日），每天上午00:00:00至12:00:00，下午12:00:00至23:59:59（北京时间，法定节假日除外） 地点：招标文件随同本项目招标公告一并发布；投标人应先在福建省政府采购网(zfcg.czt.fujian.gov.cn)免费申请账号在福建省政府采购网上公开信息系统按项目下载招标文件(请根据项目所在地，登录对应的(省本级/市级/区县)）福建省政府采购网上公开信息系统操作)，否则投标将被拒绝。 方式：在线获取 售价：免费五、提交投标文件截止时间、开标时间和地点 2023-02-06 09:00:00（北京时间）（自招标文件开始发出之日起至投标人提交投标文件截止之日止，不得少于20日） 地点：福州市鼓楼区温泉街道东大路36号花开富贵1#楼A座23层18H室、18I室、18J室开标室六、公告期限 自本公告发布之日起5个工作日。七、其他补充事宜 / 八、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。 1.采购人信息 名称：福建医科大学孟超肝胆医院 地址：福州市鼓楼区西洪路312号 联系方式：刘女士/0591-881162002.采购代理机构信息（如有） 名称：福州华腾招标有限公司 地址：福建省福州市鼓楼区东大路36号花开富贵1#楼A座23层18H室、18I室、18J室 联系方式：吴明珠、罗国清/0591-83300142-80053.项目联系方式 项目联系人：吴明珠 电话：吴明珠、罗国清/0591-83300142-8005 网址： zfcg.czt.fujian.gov.cn 开户名：福州华腾招标有限公司 福州华腾招标有限公司 2023年01月16日 相关附件： 福建医科大学孟超肝胆医院金山院区重点实验室细胞流式分析设备货物类采购项目-文件集.zip 资格承诺函.doc × 扫码打开掌上仪信通App 查看联系方式 基本信息 关键内容：流式细胞仪 开标时间：2023-02-06 09:00 预算金额：150.00万元 采购单位：福建医科大学孟超肝胆医院 采购联系人：点击查看 采购联系方式：点击查看 招标代理机构：福州华腾招标有限公司 代理联系人：点击查看 代理联系方式：点击查看 详细信息 福建医科大学孟超肝胆医院金山院区重点实验室细胞流式分析设备货物类采购项目公开招标招标公告 福建省-福州市-鼓楼区 状态：公告 更新时间： 2023-01-16 招标文件: 附件1 附件2 项目概况 受福建医科大学孟超肝胆医院委托，福州华腾招标有限公司对[350100]FZHTZB[GK]2022017、福建医科大学孟超肝胆医院金山院区重点实验室细胞流式分析设备货物类采购项目组织公开招标，现欢迎国内合格的供应商前来参加。福建医科大学孟超肝胆医院金山院区重点实验室细胞流式分析设备货物类采购项目的潜在投标人应在福建省政府采购网(zfcg.czt.fujian.gov.cn)免费申请账号在福建省政府采购网上公开信息系统按项目获取采购文件，并于2023年02月06日 09时00分00秒（北京时间）前递交投标文件。 一、项目基本情况 项目编号：[350100]FZHTZB[GK]2022017 项目名称：福建医科大学孟超肝胆医院金山院区重点实验室细胞流式分析设备货物类采购项目 采购方式：公开招标 预算金额：1,500,000.00元 采购包1(福建医科大学孟超肝胆医院金山院区重点实验室细胞流式分析设备货物类采购项目的合同包1): 采购包预算金额：1,500,000.00元 采购包最高限价： 1,500,000.00元 投标保证金：0元 采购需求：（包括但不限于标的的名称、数量、简要技术需求或服务要求等） 品目号 品目编码及品目名称 采购标的 数量（单位） 允许进口 简要需求或要求 品目预算(元) 中小企业划分标准所属行业 1-1 A02321900-临床检验设备 临床检验设备 1(项) 否 2.1、主要用途与要求用于免疫学、干细胞、遗传学等研究。对细胞表面、内部分子包括抗原、核酸等进行检测与分析，可用于分析蛋白表达、免疫分型、细胞凋亡、周期、增殖、细胞毒性、蛋白磷酸化、荧光蛋白、胞内活性氧水平、细胞膜电位、细胞内钙离子浓度等检测，需要多通道染色。其余详见招标文件。 1,500,000.00 工业 本采购包不接受联合体投标 合同履行期限：自合同签订之日起90日 二、申请人的资格要求： 1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定 2.落实政府采购政策需满足的资格要求： 采购包1：无 3.本项目的特定资格要求： 采购包1： (1)根据福州市财政局关于进一步推进政府采购领域优化营商环境工作的通知（榕财采〔2021〕52号）规定：投标人在投标时，按照规定提供相关承诺函（详见附件）的，无需再提交财务状况、缴纳税收和社保资金缴纳等证明材料。采购人有权在签订合同前要求中标人提供相关证明材料以核实中标人承诺事项的真实性。投标人应当遵循诚实守信的原则，不得作出虚假承诺，承诺不实的，属于提供虚假材料谋取中标、成交，依法追究相关的法律责任。。 三、采购项目需要落实的政府采购政策 进口产品：无 节能产品：适用于所有采购包，按照《关于印发节能产品政府采购品目清单的通知》财库〔2019〕19号执行，属于 《节能产品政府采购品目清单》的节能产品，依据国家确定的认证机构出具的、在评标时处于有效期之内的节能产品认证证书。 环境标志产品：适用于所有采购包，按照《关于印发环境标志产品政府采购品目清单的通知》财库〔2019〕18号执行，属于《环境标志产品政府采购品目清单》的环境标志产品，依据国家确定的认证机构出具的、在评标时处于有效期之内的环境标志产品认证证书。 信息安全产品：无 信用记录：按照下列规定执行：适用于采购包1，按照下列规定执行：A、信用信息查询渠道：“信用中国”网站（www.creditchina.gov.cn）、中国政府采购网（www.ccgp.gov.cn）；B、信用信息查询截止时点：由资格审查小组在资格审查环节结束前对投标人进行信用信息查询；C、投标人针对“信用记录查询结果”可自主提供信用记录证明材料，未提供该证明材料的不视为其投标无效。D、信用记录查询结果的审查：①由资格审查小组通过上述网站查询并打印投标人信用记录（以下简称：“资格审查小组的查询结果”）。②因上述网站原因导致资格审查小组无法查询投标人信用记录的（资格审查小组应将通过上述网站查询投标人信用记录时的原始页面打印后随采购文件一并存档），视为查询结果未发现存在投标人应被拒绝参与政府采购活动相关的信息。③查询结果存在投标人应被拒绝参与政府采购活动相关信息的，其资格审查不合格。（9）其他政策：无。四、获取招标文件 时间： 2023-01-16 至 2023-01-28 ，（提供期限自本公告发布之日起不得少于5个工作日），每天上午00:00:00至12:00:00，下午12:00:00至23:59:59（北京时间，法定节假日除外） 地点：招标文件随同本项目招标公告一并发布；投标人应先在福建省政府采购网(zfcg.czt.fujian.gov.cn)免费申请账号在福建省政府采购网上公开信息系统按项目下载招标文件(请根据项目所在地，登录对应的(省本级/市级/区县)）福建省政府采购网上公开信息系统操作)，否则投标将被拒绝。 方式：在线获取 售价：免费五、提交投标文件截止时间、开标时间和地点 2023-02-06 09:00:00（北京时间）（自招标文件开始发出之日起至投标人提交投标文件截止之日止，不得少于20日） 地点：福州市鼓楼区温泉街道东大路36号花开富贵1#楼A座23层18H室、18I室、18J室开标室六、公告期限 自本公告发布之日起5个工作日。七、其他补充事宜 / 八、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。 1.采购人信息 名称：福建医科大学孟超肝胆医院 地址：福州市鼓楼区西洪路312号 联系方式：刘女士/0591-881162002.采购代理机构信息（如有） 名称：福州华腾招标有限公司 地址：福建省福州市鼓楼区东大路36号花开富贵1#楼A座23层18H室、18I室、18J室 联系方式：吴明珠、罗国清/0591-83300142-80053.项目联系方式 项目联系人：吴明珠 电话：吴明珠、罗国清/0591-83300142-8005 网址： zfcg.czt.fujian.gov.cn 开户名：福州华腾招标有限公司 福州华腾招标有限公司 2023年01月16日 相关附件： 福建医科大学孟超肝胆医院金山院区重点实验室细胞流式分析设备货物类采购项目-文件集.zip 资格承诺函.doc