期刊： 美国科学院院刊      微信公众号：同位素地球化学 2023-10-09 09:49 发表于北京

  拉曼光谱学在光学测量过程中历史上对活性蛋白质造成了损害，导致结果不一致。来自得克萨斯A&M大学和TEES的研究人员引入了一种名为“热稳定-拉曼-相互作用分析（TRIP）”的新方法，允许在相关条件下进行低浓度、低剂量的蛋白质与配体相互作用的筛选，承诺提供无标记、高度可重复的测量结果，并有望应用于快速且经济高效的药物、疫苗、病毒测试以及DNA分析。

By TEXAS A&M UNIVERSITY OCTOBER 7, 2023

     蛋白质是生命体内不可或缺的组成部分，其功能受到与其他分子的相互作用的严密控制。为了研究蛋白质如何与药物或其他分子相互作用，科学家们一直在寻找一种精确而高效的筛选方法。然而，长期以来，使用拉曼光谱学技术进行蛋白质筛选一直是个难题，因为光产生的热量常常会损害蛋白质的活性。但是现在，得克萨斯农工大学的研究团队引入了一项名为TRIP（热稳定拉曼相互作用分析）的新技术，可能为生物医学研究和药物开发带来革命性的突破。

   蛋白质在生命过程中起着关键作用，其功能受到与其他分子的相互作用的严格调控。因此，了解这些相互作用对于药物开发和生物医学研究至关重要。然而，传统的光谱学技术在分析蛋白质与其他分子之间的相互作用时存在困难，因为光的热量会破坏蛋白质的结构和活性，导致结果不稳定且不可重复。TRIP技术是一种全新的筛选方法，它允许在生理相关条件下对低浓度和低剂量的蛋白质与配体之间的结合进行筛选。这项技术的关键优势在于，它可以应用于各种分子，从小分子到大蛋白质，甚至包括抗体。与传统方法不同，TRIP技术采用了热稳定性的原理，通过冷却样品表面或基质，保护了蛋白质的活性，使其能够与激光相互作用，并输出所需的信息。

热稳定拉曼相互作用分析工作流程图

     得克萨斯农工大学量子科学与工程研究所和得克萨斯农工大学工程实验站（TEES）的一组研究人员已经开发出一种新技术，可以在生理相关条件下进行低浓度和低剂量的蛋白质-配体相互作用筛选。新方法是对长期存在的问题的突破性解决方案，提供了无标记、高度可重复的拉曼光谱测量。首席作者和博士后研究助手纳兰格尔·阿尔坦格尔说：“蛋白质是一种非常脆弱的生物分子，需要特殊的护理。当我冷却表面或基质时，我可以使蛋白质保持活性。我可以用激光戳它们，它们现在可以输出我需要的信息。”

    虽然所研究的蛋白质是在分子水平上进行的，但这些发现的影响可能是巨大的。蛋白质-配体相互作用就像锁和钥匙一样，是信号传导、免疫应答和基因调控等过程的第一步。由于TRIP能够实时检测蛋白质-配体相互作用，药物和疫苗测试的时间表可能会缩短。另一个应用可能是临床领域，将检测病毒的漫长测试转化为具有准确结果的当天完成。生物医学工程系的共同作者和大学教授弗拉迪斯拉夫·亚科夫列夫博士说：“从光谱学的法则来看，它几乎不需要或不需要样品制备，因此可以立即用于临床。”“临床医生和患者不必等待数天甚至数周的分析。几乎可以立即得到所有这些答案。”

    TRIP技术的另一个好处是所需的样品大小更小，需要更低的蛋白质浓度，这意味着更具成本效益的测试过程。阿尔坦格尔说：“我曾经花3500美元购买100微升的样品，然后不得不与多人分享这个样品，最终只剩下20到30微升的样品。”“这迫使我使用更小的样品进行拉曼光谱分析，因为低浓度样品使其变得微弱。这促使我不断尝试不同的方法。”

    尽管取得了突破，但该团队正在寻找TRIP方法可能有用的其他方面。亚科夫列夫博士说：“在后续的文章中，我们正在尝试仅使用这种技术来识别蛋白质的化学组成，以便将其应用于与DNA分析和其他生物分子相关的类似想法。”“通常需要测序的东西，但利用TRIP，你不需要任何样品准备。”亚科夫列夫博士说：“很长时间以来，人们认为这是不可能做到的。”“但阿尔坦格尔博士证明了，如果你做对了事情，没有什么是不可能的。

更多资料，请参考原文 “Label-free drug interaction screening via Raman microscopy” by Narangerel Altangerel, Benjamin W. Neuman, Philip R. Hemmer, Vladislav V. Yakovlev, Navid Rajil, Zhenhuan Yi, Alexei V. Sokolov and Marlan O. Scully, 18 July 2023, Proceedings of the National Academy of Sciences.   DOI: 10.1073/pnas.2218826120