陶纬国：新型纳米技术推动肿瘤药物筛选

　　

生物通报道  近日来自美国普渡大学生物化学分析化学系的副教授陶纬国（W. Andy Tao）及其普渡大学癌症研究中心的同事构建了一种纳米聚合物，将其命名为“pIMAGO”。研究人员利用这种pIMAGO 纳米聚合物结合靶蛋白，并利用化学发光的检测方法检测了抗癌药物对致癌生化过程的效应。相关研究成果发表《分析化学》（Analytical Chemistry）杂志上。研究人员称这种新型的纳米聚合物将为药物开发者们提供了一种更为简易和廉价的方式用于检测广泛使用的一类癌症抑制剂的效应。

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陶纬国开发的这种pIMAGO 纳米聚合物是一种表面富集钛离子的特殊纳米材料，能够吸引并结合磷酸化的蛋白激酶。正常情况下细胞按照细胞分裂周期生长和分裂。在分裂周期中的几个“检查点”上，细胞会停止生长和分裂，以便修复受损的DNA，然后再进入分裂周期的下一步。过去的研究表明，蛋白激酶在细胞周期的调控与检测中发挥着重要的作用。激酶过度激活常与癌细胞形成密切相关，因此许多的抗癌药物主要功能都是针对性抑制激酶活性。

 “pIMAGO 纳米聚合物具有普遍适用性，可用于检测蛋白质中所有磷酸化位点。并且它相当的廉价，使得它能够被广泛地应用，”陶纬国说。

在这篇文章中研究人员检测了一种磷酸化激活化合物和另一种激酶活性抑制药物的效应。他们将pIMAGO 纳米聚合物加入到两种化合物分别处理的蛋白质溶液中，随后再添加辣根过氧化物酶标记亲合素（Avidin/HRP）。由于亲和素能够与纳米聚合物表面的亲和素结合，最后当研究人员在溶液中加入底物时，底物与HRP发生反应，就可以导致溶液变色。如果溶液的颜色较浅则意味着较低的激酶活性和较少的磷酸化蛋白，表明激酶活性抑制药物是有效的。而深色的溶液则代表较高的激酶活性，则表示活性抑制药物无效。

目前常规的方法是利用抗体来筛选激酶抑制剂，存在着抗体供不应求，不能广泛适用于多种细胞类型以及高成本的缺点。而放射性同位素检测则由于具有辐射的危险受到严格的监控。
 
“pIMAGO 纳米聚合物克服了上述常规方法的局限，可以广泛地应用于制药行业进行药物筛查，”陶纬国说：“我们计划将其投入到商业应用中以取代放射性同位素和抗体成为一种筛选激酶抑制剂的常用方法。”

目前，陶纬国已获得了pIMAGO 纳米聚合物的专利，并在普渡研究园区成立了一家“Tymora Analytical”公司，计划面向市场生产和销售这种pIMAGO纳米聚合物。

（生物通：何嫱)

作者简介：
陶纬国
普渡大学分析化学和生物化学系副教授，博士

主要研究方向
侧重于开发尖端的质谱技术和用于功能蛋白质组学的化学纳米材料；检测在不同生理条件下细胞内目的蛋白的改变，深入了解利用当前的生物学研究方法无法获得的细胞和分子机制。功能蛋白质组学为发现诊断或预后蛋白标记、发现新的治疗靶点，并作为有利的工具帮助深入了解基础生物学功能和机制带来了巨大的希望。研究组将致力于开发出强大的高敏性的特异性方法用于鉴别和定量目的蛋白以实现这些希望。

当前研究小组的项目：
1.利用可溶性纳米聚合物在体外及活细胞中开展蛋白质组学定量和功能研究；
2.对Ossabaw猪进行蛋白质组学鉴定：代谢综合征和心血管疾病
3.检测凋亡细胞中的蛋白酶底物
4.癌细胞中的分子信号：磷酸化蛋白质组学