作者埃里克·汉密尔顿，威斯康星大学麦迪逊分校 信用:CC0公共领域 威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员开发了一种方法，将粘性纳米粒子与高精度蛋白质测量相结合，来捕捉和分析心脏病的常见标志，以揭示以前无法获得的细节
这种新方法是一种被称为纳米蛋白质组学的系统，它能有效地捕获和测量各种形式的蛋白质心肌肌钙蛋白ⅰ，即心肌损伤的生物标志物，目前用于帮助诊断心脏病发作和其他心脏病
一个有效的检测癌症相关基因变异的方法有朝一日可以为医生提供更好的诊断心脏病的能力，心脏病是美国人死亡的主要原因
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UW-麦迪森细胞和再生生物学和化学教授鹦哥，化学教授晋松和化学研究生蒂莫西·蒂安本和大卫·罗伯兹领导了这项工作，发表于8月
6发表在《自然通讯》杂志上
研究人员现在计划使用他们的新方法，将各种形式的cTnI与特定的心脏病联系起来，作为开发新的诊断测试的一步
医生目前使用一种称为酶联免疫吸附试验的基于抗体的测试，根据患者血液样本中cTnI水平的升高来帮助诊断心脏病发作。
虽然酶联免疫吸附试验是敏感的，但患者血液中的结缔组织蛋白抗体水平很高，而没有心脏病，这可能导致对患者进行昂贵和不必要的治疗
医学与公共卫生学院人类蛋白质组学项目主任葛说:“因此，我们想利用我们的纳米蛋白质组学系统来研究这种蛋白质的各种修饰形式的更多细节，而不仅仅是测量其浓度。”
“这将有助于为精密医学揭示每个患者的cTnI分子指纹
" 像cTnI一样测量血液中的低浓度蛋白质是一个典型的大海捞针的问题
罕见的、有意义的疾病生物标记完全被血液中常见的、诊断上无用的蛋白质淹没了
目前的方法使用抗体来富集和捕获复杂样品中的蛋白质，以识别和定量蛋白质
但是抗体价格昂贵，具有批次间的差异，并且会产生不一致的结果
为了捕获环磷酰胺并克服抗体的一些限制，研究人员设计了磁铁矿的纳米粒子，一种磁性形式的氧化铁，并将其与一种长13个氨基酸的肽相连，该肽被设计成与环磷酰胺特异性结合
这种肽与血液样本中的环磷酰胺结合，纳米粒子可以用磁铁收集在一起
纳米粒子和肽很容易在实验室制造，使它们便宜且稳定
使用纳米粒子，研究人员能够有效地富集人类心脏组织和血液样本中的铬镍铁合金
然后，他们使用先进的质谱技术，可以根据质量区分不同的蛋白质，不仅可以精确测量cTnI，还可以评估蛋白质的各种修饰形式
像许多蛋白质一样，cTnI可以根据潜在疾病或环境变化等因素被身体修饰
在氯化萘的情况下，身体增加了不同数量的磷酸基团，小分子标签可能会改变氯化萘的功能
这些变化很微妙，很难跟踪
“但是通过高分辨率质谱，我们现在可以‘看到’这些蛋白质的分子细节，就像隐藏在表面下的冰山，”葛说
泰安本和罗伯茨决定测试他们是否能够区分病人血液样本中发现的各种形式的环磷酰胺
他们在血清中加入了来自正常、患病或死亡供体心脏的蛋白质
然后，他们用纳米粒子捕获铬镍，并用质谱测量蛋白质
正如所希望的那样，科学家们可以清楚地观察到每种心脏组织中普遍存在的不同类型的结缔组织
例如，健康的心脏倾向于含有大量带有多个磷酸基团的环磷酸镍，而患病的心脏含有较少磷酸的环磷酸镍，而死后的心脏环磷酸镍破碎成碎片
虽然这仍然是一项概念验证研究，还需要更多的研究，但正是这种将cTnI变化模式与心脏健康联系起来的能力，研究人员希望有一天能产生一种新的诊断工具，在患者因疑似心脏病来到医院时提供帮助
研究人员已经通过威斯康辛校友研究基金会提交了这项新技术的专利申请
“我们希望基于我们在这里的工作，未来的血液检测可以补充目前的酶联免疫吸附试验，”金说
“将来，当酶联免疫吸附试验显示cTnI水平升高时，您的医生可能会要求进行全面的纳米蛋白质组学测试，以确定它是否由心脏病引起，并识别不同类型的心脏病，以便进行更精确的治疗，同时避免给患者带来不必要的护理和费用。”
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