根據(jù)《2018年世界阿爾茨海默病報告》（Patterson，2018），全球超過5000萬人被診斷患有阿爾茨海默病（AD）或其他形式的癡呆癥。醫(yī)療總費用估計為1萬億美元。毫無疑問，AD是當(dāng)今研究的一個重要領(lǐng)域，因為科學(xué)家們希望找到一種有效的治療策略來治療這種衰弱的疾病。

       目前，研究人員正試圖利用在許多神經(jīng)退行性疾病相關(guān)肽和蛋白質(zhì)中觀察到的D-氨基酸替換的這一事實（Li，Delaney，Li，2019）。特別是氨基酸淀粉樣β（Aβ）的手性反轉(zhuǎn)被認為在AD的病理發(fā)展中起著重要作用（Li，et al.，2019）。不幸的是，區(qū)分由D-氨基酸取代引起的細微手性差異并非易事。這使得人們對手性化學(xué)在疾病進展和治療中的作用機制知之甚少。

       幸運的是，來自威斯康星大學(xué)麥迪遜分校藥劑學(xué)學(xué)院李博士和她的團隊正在研究一種新方法，以更好地了解手性如何影響aβ片段的自組裝/齊聚以及受體識別。這種新方法主要基于質(zhì)譜測量，李博士團隊將這個新方法稱為iCAP，在研究中通過OpenSPR™提供的定量的結(jié)合動力學(xué)數(shù)據(jù)在iCAP方法的建立中發(fā)揮了重要作用，其研究成果發(fā)表在最近的Nature Communications 上“Molecular basis for chirality-regulated Aβ self-assembly and receptor recognition revealed by ion mobility-mass spectrometry”.

      接下來，我們將給大家展示李博士團隊如何通過iCAP研究手性效應(yīng)，以及OpenSPR如何提供關(guān)鍵的結(jié)合動力學(xué)數(shù)據(jù)來研究手性對Aβ受體識別的影響：

iCAP方法的建立分三步 

01  手性Aβ片段單體的鑒別

      iCAP的第一步是直接處理淀粉樣β（Aβ）單體。目標(biāo)是區(qū)分D和L差向異構(gòu)體，并對D差向異構(gòu)體的研究有特別的興趣。利用行波離子遷移率分離-質(zhì)譜（TWIMS-MS）技術(shù)，通過金屬配位放大了兩個差向異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)差異，然后利用三維散射碰撞截面（CCS）值進行可視化。由于每一個差向異構(gòu)體與金屬配位能力的不同，D和L差向異構(gòu)體表現(xiàn)出不同的結(jié)合率，其配合物表現(xiàn)出明顯的結(jié)構(gòu)差異。這使得Li團隊能夠研究具有特定手性的β片段單體。 

02 手性Aβ片段低聚物的鑒別

      Li等人（2019）寫到：“AD的特征之一是腦內(nèi)的細胞外淀粉樣斑塊沉積，被認為與Aβ自組裝/低聚有關(guān)”（p.4）。換言之，研究不同的Aβ-表聚物齊聚的方式將有助于深入了解其導(dǎo)致阿爾茨海默病的機制。在iCAP的下一步中，我們使用與第一步相同的手性放大方法來研究Aβ自組裝/齊聚反應(yīng)。通過分析低聚物的CCS值與低聚物數(shù)的關(guān)系，繪制了低聚物的生長曲線。

      由于Aβ的野生型（又名L型）與D 異構(gòu)型經(jīng)常共存，李博士團隊對幾種形式的Aβ肽的混合物的研究尤其感興趣，以研究它們的交叉手性效應(yīng)。在這個過程中，她們注意到D-異構(gòu)Aβ片段以混合物的形式對自組裝/齊聚的手性作用甚至比其自身的手性作用更大。由于Aβ以自然的混合物的形式出現(xiàn)，這是D-異構(gòu)化Aβ片段可能參與AD進展的重要證據(jù)。

03  利用OpenSPR 的LSPR技術(shù)研究手性Aβ受體識別

      作為iCAP的最后一步，獲得Aβ的手性如何影響其與天然受體-四聚甲狀腺素（TTR）相互作用的方式對Li研究組是至關(guān)重要的。實驗中，Li團隊用我們的OpenSPR™儀器檢測了上述分子間的相互作用（Li研究組成員說：我們選擇OpenSPR作為識別手性aβ結(jié)合行為的工具，因為OpenSPR™是為各種不同分子相互作用提供深入無標(biāo)記結(jié)合動力學(xué)的有力工具。SPR最常見的應(yīng)用之一是分析和量化蛋白質(zhì)之間的相互作用），實驗過程中，TTR被固定在一個羧基傳感器芯片上。將野生型和D-異構(gòu)化的Aβ的不同片段溶于PBS并注入不同濃度 。每個結(jié)合實驗重復(fù)三次，以獲得每個Aβ片段與TTR的平均結(jié)合率（Kon）、解離率（Koff）和總的結(jié)合親和力（KD）。

       基于SPR的動力學(xué)數(shù)據(jù)結(jié)果，Li研究團隊發(fā)現(xiàn)D-異構(gòu)化的共異構(gòu)化Aβ片段的結(jié)合親和力比野生型Aβ片段低8-10倍，解離率高13-15倍。換句話說，D-異構(gòu)化Aβ片段顯著降低了Aβ結(jié)合其天然受體的能力。這些OpenSPR結(jié)果表明手性在Aβ（17-36）片段受體識別的差異動力學(xué)調(diào)節(jié)的作用 ，其中微摩爾級的結(jié)合親和力的指示Aβ（17-36）片段與TTR的結(jié)合弱。并且還利用溶液動力學(xué)分析和氣相CIU-IM-MS研究了其受體對手性aβ片段識別（包括HSA/BSA/mTTR/TTR ）。

Native CIU-IM-MS provides structural information on HSA-Aβ (1-10) fragment binding interactions.

總結(jié) ：通過Nicoya OpenSPR 可快速獲得您發(fā)文章所需的關(guān)鍵數(shù)據(jù)

     通過開發(fā)iCAP方法，Li研究團隊能夠?qū)κ中匀绾斡绊慳β片段的自組裝/齊聚以及受體識別提供全面的評估。通過從這個平臺獲得的大量數(shù)據(jù)，iCAP有朝一日將有助于設(shè)計針對D-異構(gòu)化和共異構(gòu)化Aβ片段的Alzheimer病新的治療方法。該技術(shù)理論上也可用于研究類似的手性體系。

     由于定量結(jié)合動力學(xué)對iCAP的有效性起著關(guān)鍵作用，Li研究團隊選擇了OpenSPR™來獲取他們需要的數(shù)據(jù)。Nicoya通過提供價格合理且易于使用、免維護的OpenSPR，幫助科學(xué)家取得成功。李博士是眾多使用OpenSPR動力學(xué)結(jié)合數(shù)據(jù)在高影響力期刊上發(fā)表論文的研究人員之一，如《 Nature Communications》等。

 OpenSPR在帕金森疾病研究中的優(yōu)勢

• 多參數(shù)檢測---Ka、Kd、KD、EC50、蛋白濃度測定；

• 操作簡單---模塊化提示，1-2小時即可掌控；

• 高精準(zhǔn)---檢測不受溫度、緩沖液折射率影響；

• 低維護---1000-1500元/年；

• 高效率---上樣、出結(jié)果，一鍵式分析；