ACS Nano丨通过SpyCatcher工程抗体偶联实现活细胞中uPAR的靶向标记和成像，助力乳腺癌开发新疗法

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发布时间：2023-07-13
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	细胞表面标志物的特异性和灵敏度的检测对于了解健康细胞和患病细胞中的分子信号传导至关重要。同时，抗体 (Ab) 因其高亲和力和特异性而成为最常见的靶向试剂。因此，细胞表面受体或其他生物标志物偶联抗体用于荧光成像或靶向治疗。然而，部分Ab偶联物已被证明在生理条件下是可逆的，或者会降低抗体的稳定性或对配体的亲和力。无机纳米粒子 (NP)，如量子点 (QD) 和上转换纳米颗粒 (UCNP)。在生物学上，特别适用于定量活细胞成像。与有机或基于蛋白质的荧光基团相比，半导体量子点 (QD) 具有更大的光学横截面、更高的光稳定性和宽带激发光谱。同样，在吸收多个近红外 (NIR) 光子后发射可见波长的上转换纳米粒子 (UCNP) 与细胞自发荧光没有重叠，在单分子功率下没有可测量的闪烁或光漂白，并且可以在组织中成像毫米级极低的激光能量密度。 21年11月，《ACS Nano》发表了关于工程化 Ab-NP偶联靶向尿激酶型纤溶酶原激活物受体 (uPAR)，以用于其分布、运输和生理学的活细胞研究——“Immunotargeting of Nanocrystals by SpyCatcher Conjugation of Engineered Antibodies”。



	NP-SpyCatcher-scFv-Ab实现靶向免疫
	研究人员实现了利用SpyCatcher 蛋白与同源 SpyTag 肽形成共价异肽键，将可变片段 Ab (scFv)偶联到纳米颗粒表面。抗 uPAR scFv-QD 偶联物的共聚焦成像显示，由scFv介导表达 uPAR 的乳腺癌细胞的特异性结合和内化。抗 uPAR scFv-UCNP 偶联物的延时成像显示 Ab 结合导致 uPAR 内化，在细胞表面的半衰期约为 20 分钟，并且 uPAR 被内化到不同于一般膜染色的内溶酶体区室，并且没有显着循环到细胞表面(图1)。因此，SpyCatcher 功能化的Ab-NP偶联物能进行靶向免疫。


	图1

	scFv-QD 偶联物的活细胞成像
	他们将活 MDA-MB-231 细胞与 scFv-QD 缀合物在 37 °C 下孵育 60 分钟或与不含 scFv Ab 的 SpyCatcher-QD 缀合物一起孵育，通过活细胞共聚焦显微镜进行观察。图像显示， scFv-QD 缀合物被迅速内化，细胞继续显示出轮廓分明的丝状伪足，质膜上富含肌动蛋白的突起。但没有 scFv 的 QD 在孵育后几乎没有显示出对细胞表面的附着或内化(图2)。


	图2

	使用 scFv-UCNP 偶联物追踪 uPAR 内化动力学

	研究团队为了更好地了解配体介导的 uPAR 内化动力学，他们利用 scFv-UCNP 偶联物在活MDA-MB-231细胞上成像（图5）。经过分析，在20min内大约75%的ScFv-UCNPs被内化，并且随着时间延长，没有明显的偶联物循环到细胞表面(图6)。并且，他们认为在MDA-MB-231细胞中，uPAR的内化是由配体结合而不是构造性地诱导的。


	图5

	图6

	综上研究结果，重组抗体技术的一个关键优势是易于引入C-末端修饰以用于各种应用，如药物结合和酶融合。C-末端的SpyTag能够稳定的、定向的和化学计量的自组装和反应形成scFv-UCNP偶联物，这使得可以长期跟踪uPAR的进程，而不必担心在复杂的细胞环境中抗体可能与UCNP解离。SpyCatcher蛋白可以通过控制稳定性、取向和化学计量比将经过工程处理的SpyTag-Ab融合到不同的纳米颗粒表面。scFv偶联量子点或UCNPs能靶向uPAR，并选择性地被高表达uPAR的培养癌细胞内化。因此，工程化 Ab 与 NP 的可控且稳定的偶联能够靶向不同的受体，以用于其分布、运输和生理学的活细胞研究。

	解读文献来源 Pedroso CCS, Mann VR, Zuberbühler K, Bohn MF, Yu J, Altoe V, Craik CS, Cohen BE. Immunotargeting of Nanocrystals by SpyCatcher Conjugation of Engineered Antibodies. ACS Nano. 2021 Nov 23;15(11):18374-18384. doi: 10.1021/acsnano.1c07856. Epub 2021 Oct 25. PMID: 34694776; PMCID: PMC9035480. 原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c07856（除注明外，本文图片均来源于此文献）
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ACS Nano丨通过SpyCatcher工程抗体偶联实现活细胞中uPAR的靶向标记和成像，助力乳腺癌开发新疗法

NP-SpyCatcher-scFv-Ab实现靶向免疫

解读文献来源

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c07856（除注明外，本文图片均来源于此文献）

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