探究生物科學(xué)的未來(lái)

探究生物科學(xué)的未來(lái)
　　直到19世紀(jì)90年代初，Karl Landsteiner通過(guò)抗體來(lái)確定苯環(huán)上鄰位和間位取代基團(tuán)的構(gòu)象時(shí)，人們才認(rèn)識(shí)到抗體可以被用作一種潛在的研究工具。與此同時(shí)，Emil von Behring和Shibasaburo Kitasato證明了針對(duì)白喉和破傷風(fēng)毒素的抗體具有免疫性，從而將Paul Ehrlich關(guān)于抗體可作為“魔術(shù)子彈”針對(duì)性治療人體疾病的學(xué)說(shuō)推向極致。 
　　在隨后的80年里，人們?cè)趯?duì)體內(nèi)免疫球蛋白分子的結(jié)構(gòu)和功能的理解方面又取得了諸多進(jìn)展。但是直到20世紀(jì)70年代才將其用于應(yīng)用研究。隨著單克隆抗體、酶法檢測(cè)和熒光標(biāo)記技術(shù)的出現(xiàn)，抗體的研究終于進(jìn)入全盛時(shí)期�？贵w在免疫組化、免疫印跡、酶聯(lián)免疫吸附（ELISA）以及免疫沉降方面的應(yīng)用，徹底改變了我們對(duì)生物系統(tǒng)的研究方式。單克隆抗體在治療方面的商品化也為藥物和生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)辟了新的有利可圖的市場(chǎng)。現(xiàn)在，世界各地?cái)?shù)百家公司都能提供抗體，以滿足研究、商業(yè)和治療需要。  酸堿計(jì)| 糖度計(jì)| 鹽度計(jì)| 酸堿度計(jì)| 電導(dǎo)計(jì)| 水分測(cè)定儀| 濁度計(jì)| 色度計(jì)| 粘度計(jì)| 折射計(jì)| 滴定儀
1 Millipore的抗體故事 
　　在抗體研究早期成立的一些公司，如Upstate, Chemicon和Linco（都是Millipore 公司（Billerica, MA）的一部分），主要從事注冊(cè)和開(kāi)發(fā)新的抗體工具，并將它們銷(xiāo)售給科研機(jī)構(gòu)。Upstate公司是由W. Alton Jones 細(xì)胞科學(xué)中心的 Gordon Sato博士和Wallace McKeehan博士于1987年建立的。該公司采用了一種新穎的注冊(cè)模式，以提供獨(dú)特的細(xì)胞信號(hào)靶標(biāo)物以及第一批商品化的激酶。通過(guò)與市場(chǎng)上最權(quán)威的驗(yàn)證機(jī)構(gòu)的合作，該公司很快成為可以提供最新的、經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的抗體、蛋白質(zhì)和激酶的專(zhuān)業(yè)公司。 
　　Chemicon公司的成功也是建立在抗體的基礎(chǔ)上。該公司是由Dave Beckman于1983年創(chuàng)建的。起初是為一些被要求提供大量自制抗體所累的科學(xué)家提供委托加工服務(wù)，后來(lái)該公司很快就擁有了自己的抗體產(chǎn)品，并將其業(yè)務(wù)擴(kuò)展到供應(yīng)體外診斷試劑、新型靶標(biāo)如NeuN、干細(xì)胞相關(guān)試劑盒和試劑。 
　　Linco Research公司是由Ronald Gingerich博士于1977年創(chuàng)建的。其先期的工作是制備稀釋的、可直接使用的一抗和二抗，后來(lái)該公司發(fā)展到為糖尿病研究提供專(zhuān)用工具。在20世紀(jì)90年代初期，Linco公司開(kāi)始生產(chǎn)為生物分析提供服務(wù)支持的診斷試劑盒，并將業(yè)務(wù)迅速擴(kuò)展到臨床實(shí)驗(yàn)的外包服務(wù)。隨著新的放射免疫分析（RIA）和ELISA試劑盒，以及針對(duì)單個(gè)樣品中多種組分進(jìn)行多元分析技術(shù)的成功研發(fā)，2002年又成立了Linco Diagnostic Services Inc。新公司主要致力于為創(chuàng)新研究、常規(guī)研究以及臨床診斷測(cè)試提供臨床和生物分析服務(wù)。 
　　上述三家公司的成功和發(fā)展促成了Serologicals 公司的成立。該公司于2006年被Millipore公司兼并。新產(chǎn)品的注入大大增強(qiáng)了Millipore生物科學(xué)部的實(shí)力，使其處于高速成長(zhǎng)的生命科學(xué)領(lǐng)域，如藥物開(kāi)發(fā)、抗體、細(xì)胞生物學(xué)試劑以及干細(xì)胞研究的領(lǐng)先地位。尤其是抗體產(chǎn)品的引入使該公司已有的免疫檢測(cè)部門(mén)如虎添翼，進(jìn)一步促進(jìn)了新技術(shù)平臺(tái)和不同研究領(lǐng)域中諸多創(chuàng)新產(chǎn)品的出現(xiàn)。 
　　Millipore公司基于抗體產(chǎn)品的部門(mén)與其他供應(yīng)商有顯著的不同。它能提供跨越主要學(xué)科（如神經(jīng)科學(xué)、細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、核功能、凋亡、粘附和細(xì)胞結(jié)構(gòu)）以及和疾�。ㄈ绨┌Y、心血管病、神經(jīng)退行性疾病和炎癥）密切相關(guān)的各種產(chǎn)品。并在每一方面都有一系列的產(chǎn)品，包括抗體、ELISAs、多元檢驗(yàn)及其他檢測(cè)化驗(yàn)產(chǎn)品。由于擁有超過(guò)8,000種基于抗體的產(chǎn)品，Millipore公司已成為能夠?yàn)樾枰�通過(guò)使用多種技術(shù)平臺(tái)發(fā)現(xiàn)靶標(biāo)物的諸多學(xué)科提供服務(wù)的領(lǐng)導(dǎo)源泉。 
2 檢測(cè)研究--抗體的應(yīng)用 
　　從事蛋白質(zhì)研究的人都知道，即使最好的抗體也只不過(guò)能達(dá)到與免疫檢測(cè)系統(tǒng)相當(dāng)?shù)臋z測(cè)效果。除了提高抗體的親和性、穩(wěn)定性和特異性，發(fā)展用于檢測(cè)抗原-抗體相互作用的新技術(shù)，對(duì)于推動(dòng)蛋白質(zhì)研究起著至關(guān)重要的作用。 
2.1 免疫印跡 
　　免疫印跡技術(shù)的發(fā)展加快了基于抗體的研究工作。該技術(shù)被用來(lái)檢測(cè)蛋白質(zhì)的存在，并且在未經(jīng)純化時(shí)對(duì)它們的相對(duì)量進(jìn)行比較。其廣受歡迎的原因在于它簡(jiǎn)單、易于在膜轉(zhuǎn)印前與可進(jìn)行蛋白質(zhì)高效分離的十二烷基磺酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）聯(lián)用。 
　　盡管免疫印跡技術(shù)的靈敏度和靈活性都得到了不斷提高，但在應(yīng)用方面的進(jìn)展仍很緩慢。SNAP i.d.TM蛋白質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)（Millipore）試圖通過(guò)將免疫檢測(cè)（封板、清洗和孵化）時(shí)間縮短到30 min，而檢測(cè)結(jié)果與傳統(tǒng)方法相似甚至更好來(lái)加快免疫印跡技術(shù)的變革。由于在儀器設(shè)計(jì)上的改進(jìn)，該系統(tǒng)在一次運(yùn)行中可以使用更少量的抗體在不同體積的多個(gè)印跡點(diǎn)上進(jìn)行反應(yīng)。由于與熒光、化學(xué)發(fā)光或生色檢測(cè)法相匹配（采用熒光檢測(cè)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)如圖1所示），SNAP i.d.TM系統(tǒng)可在較寬的靈敏度范圍內(nèi)有效地檢測(cè)多種蛋白質(zhì)（如圖2所示）。 

2.2 MILLIPLEX TM MAP 
　　基于微珠的多元免疫分析是指基于抗體微陣列來(lái)分析復(fù)雜的生物響應(yīng)。多元檢測(cè)最初用于在一個(gè)可重復(fù)使用的平臺(tái)上高特異性、高靈敏地同時(shí)檢測(cè)多個(gè)體積小的目標(biāo)分析物,但在后基因組時(shí)代，人們發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)在多個(gè)生物通路及復(fù)合體中發(fā)揮作用，因此多元檢測(cè)變得更加重要。基于微珠的多元免疫分析技術(shù)，如Luminex xMAP 技術(shù) (Luminex Corp., Austin, TX)，不僅可以對(duì)感興趣的蛋白質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)和定量，而且也可給出高達(dá)100個(gè)獨(dú)特分析物中的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用情況。 
　　這些檢測(cè)方法主要基于與微珠結(jié)合的獨(dú)特的抗體對(duì)。它們具有可與在某種疾病狀態(tài)、表達(dá)譜、治療階段或生物過(guò)程（細(xì)胞因子生物學(xué)）中多個(gè)感興趣的靶標(biāo)物結(jié)合的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)。由于供應(yīng)商可提供多種抗體對(duì)組合，這些檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)成為生物標(biāo)記物發(fā)現(xiàn)、早期癌癥分析和檢測(cè)、創(chuàng)傷和治療以及其他病理狀態(tài)檢測(cè)的工具。 
　　MILLIPLEX MAP Human Cancer Biomarker Panel (Millipore) 就是這類(lèi)試劑盒中的一種。它是 Millipore公司與耶魯大學(xué)Gil Mor博士（婦產(chǎn)科和生殖科學(xué)系, 耶魯大學(xué)醫(yī)學(xué)院, New Haven, CT)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的。該試劑盒可同時(shí)檢測(cè)5種血清生物標(biāo)志物，其中包括巨噬細(xì)胞遷移抑制因子（MIF)、催乳激素、CA-125、瘦素和骨橋蛋白 (OPN)。此外，對(duì)標(biāo)記物IGF-II的檢測(cè)被認(rèn)為是在卵巢癌診斷方面取得的重大進(jìn)展。這些生物標(biāo)志物的含量隨著體內(nèi)癌細(xì)胞的存在而變化（如圖3所示）。如圖4的標(biāo)準(zhǔn)曲線所示，采用Biomarker Panel試劑盒可以在較寬的濃度范圍內(nèi)對(duì)血清蛋白質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。 

3 蛋白質(zhì)組的挑戰(zhàn)--一種蛋白，一種抗體 
　　由于需要通過(guò)某些試劑來(lái)了解蛋白質(zhì)的功能及其與多種翻譯后修飾（如磷酸化、糖基化、甲基化、泛素化等）間的關(guān)系，蛋白質(zhì)組學(xué)給抗體帶來(lái)了光明的前景�；�于抗體的蛋白質(zhì)組學(xué)方法，如微陣列、多元檢測(cè)、ELISAs及質(zhì)譜分析前的富集/去除等都已經(jīng)成為常規(guī)方法。因此，人們對(duì)通過(guò)發(fā)展新穎獨(dú)特的蛋白質(zhì)靶標(biāo)以發(fā)現(xiàn)與疾病相關(guān)的生物標(biāo)志物提出了更多的需求。盡管多個(gè)社團(tuán)、組織和商業(yè)公司都致力于開(kāi)發(fā)用于蛋白質(zhì)組學(xué)和蛋白質(zhì)研究的新型抗體靶標(biāo)，但仍然難以獲得一個(gè)基于已知種類(lèi)蛋白質(zhì)翻譯后修飾的完整蛋白質(zhì)表達(dá)文庫(kù)。 
　　由于人類(lèi)蛋白質(zhì)組中可能存在上百萬(wàn)個(gè)不同種類(lèi)的蛋白質(zhì)，因而在治療和疾病研究領(lǐng)域尤其迫切需要能夠識(shí)別每一種蛋白質(zhì)的獨(dú)特抗體。隨著人們對(duì)定量分析和臨床檢測(cè)需求的不斷增加，一些成熟的技術(shù)，如磁珠、質(zhì)譜、流式細(xì)胞儀及多種微分離手段的使用，將會(huì)推動(dòng)抗體的相關(guān)研究的發(fā)展。藥物開(kāi)發(fā)、研究和臨床應(yīng)用中對(duì)抗體需求的不斷增加，必將繼續(xù)促進(jìn)研究人員不斷了解在天然狀態(tài)下蛋白質(zhì)是如何相互作用的。