定位于活神經(jīng)元的細胞外表層膜，Ausbian胎牛血清助力細胞學(xué)研究

細胞學(xué)研究經(jīng)常會(huì )添加胎牛血清，為細胞提供合適的營(yíng)養成分。Ausbian進(jìn)口胎牛血清，內毒素含量低，多批次平行供應，全程冷鏈運輸。

多細胞生物系統顯示出高度復雜的結構和組織特性，這對尋求在不引起損傷的情況下，實(shí)現細胞特異性生物界面的研究人員提出了挑戰。

例如，人類(lèi)大腦包含約860億個(gè)神經(jīng)元和超過(guò)100萬(wàn)億個(gè)突觸連接，這些突觸連接對神經(jīng)元之間的交流很重要，但是盡管幾十年來(lái)人們一直在努力將生物電子設備縮小到納米級，并擴大制造工藝，但目前，為大腦設計的設備通常一次只能與數百個(gè)細胞接口，并且無(wú)法實(shí)現細胞類(lèi)型特異性與組織的整合。解決這一問(wèn)題的另一種方法是，在完整的生物系統中對特定細胞進(jìn)行遺傳編程，以原位構建具有所需形式和功能的人工結構。

之前的研究表明，導電聚合物可以通過(guò)電化學(xué)聚合直接在活組織的細胞上合成，也可以在具有天然氧化環(huán)境或氧化酶的生物體和組織中合成。然而，這些方法都無(wú)法實(shí)現細胞特異性的關(guān)鍵目標。已有的研究顯示，科學(xué)家們推出了基因靶向化學(xué)組裝(GTCA)方法，該方法使用細胞特異性遺傳信息來(lái)引導神經(jīng)元啟動(dòng)具有各種導電特性的聚合物材料的原位沉積。具體來(lái)說(shuō)，抗壞血酸過(guò)氧化物酶Apex2作為催化劑在神經(jīng)元中表達，并用于引發(fā)過(guò)氧化氫(H2O2)激活的導電聚合物或絕緣聚合物的氧化聚合。電生理和行為分析證實(shí)，功能聚合物的基因靶向組裝重塑了膜的特性，而不需要使用轉基因動(dòng)物系，并成功地調節了自由移動(dòng)動(dòng)物的細胞類(lèi)型特異性行為。

盡管取得了初步成功，但之前用于概念驗證系統的程序顯示出一個(gè)主要限制：Apex2不是單獨針對質(zhì)膜的細胞外側，而且大部分Apex2保留在細胞內。開(kāi)發(fā)一種可以有效地將反應中心放置在細胞外空間的工藝，在膜的外側，對于創(chuàng )造這種生物制造平臺的進(jìn)一步應用至關(guān)重要，原因如下。

首先，具有完整細胞膜的活細胞通常不會(huì )滲透到大的前體或材料中;因此，酶的膜顯示不足可能導致生命系統中化學(xué)組裝的低產(chǎn)量。

其次，增加催化反應的酶的數量(利用細胞外空間)可以降低設定反應條件的重要試劑(如H2O2)的濃度，從而提高生物相容性。

第三，細胞外空間的局部反應可能限制對細胞內天然化學(xué)的不利影響;先前的報道表明，某些細胞內聚合反應可能對細胞有毒，并可誘導細胞凋亡。

最后，除了膜定位之外，還存在許多其他的方法來(lái)推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展;例如，Apex2沒(méi)有針對細胞表面的應用程序進(jìn)行優(yōu)化。另一種表征良好的過(guò)氧化物酶，辣根過(guò)氧化物酶(HRP)，催化與Apex2相同的反應，具有更快的動(dòng)力學(xué)和更強的抗h2o2誘導的失活能力。

近日，一項發(fā)表在《Science Advances》上，標題為：“Genetically targeted chemical assembly of polymers specifically localized extracellularly to surface membranes of living neurons"。

科學(xué)家們提出了下一代GTCA，用于靶向聚合物組裝，HRP高度定位于初級神經(jīng)元的質(zhì)膜上，細胞內保留最小。通過(guò)這種方法在細胞外合成的聚合物在感興趣的活神經(jīng)元膜周?chē)纬擅芗拇?，并且神?jīng)元在急性聚合后仍能存活。最后，這種膜定位方法被證明很容易適用于錨定其他蛋白質(zhì)，從而可以探索多種替代的GTCA策略。