摘要：來自日本理化學研究所，北海道大學電子科學研究所等處的研究人員開發(fā)出了一種新型的鈣離子傳感器，這種傳感器能對細胞內極微量（nM:NanoMora）水平的鈣離子（Ca2+）濃度變化高度敏感，從而有利于分析與與鈣離子動態(tài)異常相關的疾病。這一研究成果公布在NatureMethods雜志上。  

    生物通報道：鈣是人類和動物不可缺少的元素，也是人體內含量最多的金屬元素。由于鈣離子在生命活動的各種生理生化反應、疾病的發(fā)生和發(fā)展中都扮演著極其重要的角色，因此，體內鈣離子濃度的測定具有特別重要的意義。

    免費申請羅氏最新《實時定量PCR技術原理概要》！

    目前，鈣的測量方法有很多，如比色法、滴定法、熒光法、Ca2+放射性同位素示蹤法等，但是很多方法都無法實現(xiàn)一些特殊的功能，比如在各種細胞靜止期上的鈣離子濃度的不同，大腦皮層神經活動的高靈敏度檢測，或者是對活著的生物的神經網(wǎng)絡、肌肉組織獲得模式的同時測定，以及測定大規(guī)模網(wǎng)絡中細胞間信號傳遞。

    來自日本理化學研究所，北海道大學電子科學研究所等處的研究人員開發(fā)出了一種新型的鈣離子傳感器，這種傳感器能對細胞內極微量（nM:NanoMora）水平的鈣離子（Ca2+）濃度變化高度敏感，從而有利于分析與與鈣離子動態(tài)異常相關的疾病。這一研究成果公布在NatureMethods雜志上。

    領導這一研究的是北海道大學TakeharuNagai（永井健志），這位教授在光電生物影像，以及現(xiàn)代顯微成像技術等方面獲得了許多重要的成果，曾多次來華進行演講。

    在這篇文章中，研究人員成功開發(fā)出對細胞內極微量（nM:NanoMora）水平的鈣離子（Ca2+）濃度變化高度敏感的熒光性Ca2+傳感器。這種超高靈敏度的鈣離子傳感器被稱為：Cameleon-Nano（變色龍-Nano），能夠完成以往不能實現(xiàn)的生物檢測需要，比如對活著的生物的神經網(wǎng)絡進行測定等等。

    這項成果將對與鈣離子動態(tài)異常相關的癲癇發(fā)作、雙相情感障礙、循環(huán)系統(tǒng)疾病、過敏性疾病、內分泌紊亂等各種疾病原因的探明及相關藥物的開發(fā)做出貢獻。

    另外與鈣離子相關的另外一項技術在目前的檢測方面中也越來越受到了人們的重視，這就是鈣離子敏感型化學探針。這種探針是一類多苯環(huán)有機化合物，可以和二價金屬離子結合，對鈣離子具有較高的選擇結合性，當其與鈣離子結合后在一定波長的光激發(fā)下可以發(fā)出一定波長的光。

    這項技術的發(fā)展與現(xiàn)代社會頻繁爆發(fā)的環(huán)境污染、食品中毒、大規(guī)模疾病等事件密切相關，這些事件的發(fā)生，引起了人們對環(huán)境監(jiān)測、食品監(jiān)控、疾病診斷和生物戰(zhàn)劑檢測等的重視，而這些都迫切需要快速、準確檢測病原體的方法。

    傳統(tǒng)的檢測方法主要有形態(tài)學鑒定，生物化學方法，免疫測定和核酸檢測方法,這些方法的應用都存在的一定的局限性，形態(tài)學和生物化學方法需要分離、培養(yǎng)微生物，費時費力，通常需要幾天的時間才能完成。免疫測定方法，如酶聯(lián)免疫吸附測定ELISA雖然檢測時間較短，但卻是一種操作繁瑣的技術，需要反復的沖洗操作.一般來講，核酸檢測方法具有較高的敏感性，PCR技術可以檢測到10個甚至更少微生物的存在，但其需要較純凈的樣品并且不能檢測蛋白質。

    鈣離子敏感型化學探針是一種基于熒光檢測的細胞傳感器的發(fā)光技術，這種技術一般是利用免疫細胞表面特異的受體直接或間接地識別和結合抗原，然后通過膜表面分子相互作用激活細胞內部的信號傳導通路，將信號傳入細胞內部，引起細胞發(fā)生一系列生理生化反應，如胞漿內鈣離子濃度的迅速升高、蛋白磷酸化、特異基因的表達。接著細胞內人工添加的或通過基因工程表達的指示劑將細胞內部的信號轉化成容易檢測的光信號，檢測器通過檢測光信號的強弱來定性或定量地檢測特異性抗原。

    信號轉換環(huán)節(jié)在傳感器的設計中起著極為重要的作用，現(xiàn)在應用的信號轉換技術主要是利用各種鈣離子探針將鈣離子濃度的變化轉變成熒光信號。

    鈣離子敏感型化學探針有兩種形式，一是普通的可溶性鹽形式，通常需要以微注射的方式載入細胞；另一種是將其負電基團結合了乙酰羧甲酯（AM）的酯基形式，可通過被動擴散直接進入細胞，并在細胞內非特異性酯酶的作用下水解，恢復為不能通過細胞膜的游離酸形式。由于這種鈣離子探針使用方便，現(xiàn)被廣泛應用于細胞內鈣離子的檢測。但這種探針存在自發(fā)熒光干擾、光損害和光漂白等問題，從而影響細胞的生理活性和代謝狀態(tài)。現(xiàn)在已經開發(fā)出許多新型的這種探針，對鈣離子具有不同的親和力，可以測定不同濃度鈣離子的變化，有些具有更強的發(fā)光效果，低載量使用可以減輕細胞的光損害。

　　轉載請注明來源：賽斯維傳感器網(wǎng)（m.ysdinuanwang.com）