江德臣研究小组在单细胞表面蛋白免标记成像的研究进展

huairen

  对细胞和传感器表面蛋白质含量和分布的研究有助于阐明细胞生物学中的分子机制。免标记蛋白成像分析由于分析过程简便，且对测量系统干扰较小而备受瞩目。虽然近年来各种免标记技术相继被开发，但如何构建具有高灵敏度且装置简单的成像系统仍存在挑战。
    近日，南京大学化学化工学院和生命分析化学国家重点实验室江德臣研究小组基于前期在电致化学发光(ECL)显微成像的长期积累，设计了一种全新的基于ECL信号的电容显微镜，成功实现对电极及单细胞表面抗原分子的免标记成像分析。该技术的核心在于：蛋白质分子结合到表面会造成结合区域的电容下降，使得该区域双电层电压降相对较高。鉴于ECL探针(luminol)的发光强度高度依赖于电极表面双电层的电压降，因此该结合区域会产生较强的ECL光信号，可与周围区域有效分开，实现对蛋白质分子的可视化。该系统检测灵敏度高，可在电极表面观察到ag (10-18 g)的癌胚抗原(CEA)；且装置仅包含一台普通光学显微镜、电压发生器和CCD相机，装置简便。进一步通过抗体在细胞表面形成的抗原-抗体复合物，引起电容变化而直接可视化了单细胞表面CEA抗原。这种电容显微镜不仅可实现细胞表面蛋白质的免标记检测，还可为高灵敏生物分子检测提供一种新的分析策略。

单细胞表面蛋白成像

图1.基于ECL的电容显微镜实现单细胞表面蛋白成像

    该工作以“Electrochemiluminescence-based Capacitance Microscopy for Label-free Imaging of Antigens on the Cellular Plasma Membrane” 发表在J. Am. Chem. Soc. 2019, DOI：10.1021/jacs.9b03007。我院博士研究生张晶晶为本文第一作者，江德臣教授为通讯作者，陈洪渊院士对这项工作给予了重要指导。此研究得到了国家科技部重点研发专项（2016YFA0201200）、基金委重大仪器专项（21327902）和南京大学卓越计划（ZYJH004）的支持。


江德臣，教授，博士生导师。1978年出生。2000年获得南京大学学士学位，2003年获得复旦大学硕士学位，2008年获得美国凯斯西储大学博士学位。2008年10月至2011年5月在美国北卡莱罗拉州大学教堂山分校从事博士后研究。2011年5月加入南京大学化学化工学院，任单细胞分析课题组长。研究兴趣为高通量自动化单细胞分析方法和装置的建立，以及其在细胞信号传导机制研究中的应用。