2024开箱盘点：过去一年Biacore和CNS的那些事儿

1 月 5, 2024

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随着2024新年的到来，大家是不是已经摩拳擦掌，准备好迎接新的机遇和挑战了？新年伊始，Biacore也做好了准备与大家一起披荆斩棘，贡献更多的数据和科研成果。

作为分子互作领域的“金标准”，在过去的2023年Biacore一如既往地以广泛的应用、无可比拟的灵敏度和数据质量出现在几十篇CNS主刊中，其中涉及到了新冠病毒研究、新型药物开发、结构生物学、组学方法开发、疾病发生机制等，甚至还有近几年比较火的单细胞技术与器官、组织再生等。小编精心挑选了部分文章为大家盘点2023年Biacore和CNS的那些事儿。

NTA芯片：捕获和偶联的双面强者

2023年5月，奥地利维也纳生物中心分子病理学研究所和德国萨尔大学的研究人员在Cell上发表题为“Clp-targeting BacPROTACs impair mycobacterial proteostasis and survival”的研究论文，开发了一种新的BacPROTACs抗结核病药物，能够诱导结核分枝杆菌蛋白稳定系统中必需的Clp成分的自我降解，同时克服了蛋白质自身的保护系统。文中使用的Cytiva NTA芯片，既支持采用Capture又支持Coupling的方法，来检测ClpC3与天然抗生素或HBPs (Homo BacPROTACs) 的结合。

图1：NTA芯片Capture & Coupling后，检测ClpC3与药物的亲和力

超高分辨率“眼镜”：区分单个氨基酸的亲和力差异

2023年11月，北京大学生物医学前沿创新中心 (BIOPIC) /昌平实验室曹云龙课题组在Nature杂志在线发表了题为“Repeated Omicron exposures override ancestral SARS-CoV-2 immune imprinting”的研究论文，为深入了解SARS-CoV-2免疫印记动态提供了新见解。该研究表明，在更新新冠肺炎疫苗时应放弃WT（原始株）成分，之前未接触过奥密克戎的个人应接种两种更新的疫苗加强针。研究人员凭借着Biacore超高的分辨率精确区分了SARS-CoV-2不同突变体RBD与hACE2结合亲和力的细微差异。

图2：Biacore检测SARS-CoV-2突变体RBD与hACE2的亲和力KD

深度解析新型药物作用机制：还得靠Biacore动力学数据

2023年Science主刊发表了来自美国诺华热带病研究所和格拉斯哥大学一篇题为“Cyanotriazoles are selective topoisomerase II poisons that rapidly cure trypanosome infections”的文章，报道了一类具有强效的锥虫杀伤活性的氰三唑 (CTs) 新型药物。CT化合物通过稳定双链DNA的拓扑异构酶II:酶切割复合物发挥作用。Biacore直接证实在CT1存在下Topo II与dsDNA的亲和力从1.33 μM提升至1 nM，从Biacore独特的单循环动力学分析功能得到的动力学数据可以看出解离速率降低130倍是提高酶切割复合物稳定性的直接原因。

图3：Biacore检测在CT1存在下Topo II与dsDNA的亲和力和动力学

自制捕获芯片：轻松搞定核酸样品

2023年1月，Cell主刊报道了约翰斯·霍普金斯大学医学院和佐治亚大学的科学家开发的一种双特异性RNA适配体，利用此工具实现了细胞内特定蛋白 (β-catenin) 的O-GlcNAc糖基化修饰，并研究了糖基化修饰对β-catenin功能的影响。Biacore实验中将合成的NH2-T24 DNA linker偶联在芯片上，然后利用此linker作为“捕获分子”捕获RNA适配体，再检测适配体与靶点的动力学/亲和力。

图4：Biacore检测靶点与适配体亲和力

Buffer selector：快速实现不同pH条件的互作检测

2023年3月，哥伦比亚大学在Cell上发表了题为“Structures of LRP2 reveal a molecular machine for endocytosis”的研究论文，解析了小鼠肾脏中分离的低密度脂蛋白 (LDL) 受体相关蛋白2 (LRP2) 在细胞外和内体不同pH下的高分辨率冷冻电镜结构。文中使用CM4芯片，配合Biacore特色的Buffer selector功能，检测不同pH下LRP2与受体相关蛋白RAP的结合能力变化，发现pH 7.5时亲和力高达5.8 nM，而pH 5.2时则显著降低。

图5：Biacore检测不同pH下LRP2与受体相关蛋白RAP的结合能力

Biotin CAPture芯片：Biotin标签配体也能实现可逆捕获

2023年9月，斯坦福大学医学院研究团队在Cell上发表题为“Structure of the thrombopoietin-MPL receptor complex is a blueprint for biasing hematopoiesis”的研究论文，解析了血小板生成素TPO与受体复合物的3.4 Å分辨率冷冻电子显微镜结构，揭示了同源二聚体MPL激活的基础，并为遗传功能丧失性血小板减少症突变提供了结构合理化。研究人员使用Biotin CAPture芯片，设置样品仓15度，检测仓25度，测定了TPO与受体的结合能力。Biotin CAPture是Cytiva特有的可再生版的链霉亲和素芯片，同时Biacore仪器支持分析温度、样品舱温度双向精确温控，特别适合该类研究方向的样品检测。

图6：Biotin CAPture芯片检测TPO与受体的结合能力

互作实验的多项选择：单循环动力学和多循环动力学

2023年3月，中科院生物物理研究所和北京生命科学研究所在Nature上发表了题为“Structural mechanisms for regulation of GSDMB pore-forming activity”的研究论文，揭示了IpaH7.8特异性识别GSDMB和GSDMD两种焦亡蛋白的结构基础，破解了GSDMB可变剪接调控细胞焦亡活性的精确分子机理。该研究通过Biacore发现，全长GSDMB与IpaH7.8亲和力为432 nM，比全长GSDMD与IpaH7.8的亲和力和强了约77倍，并且GSDMB的C端与IpaH7.8不结合。

图7：Biacore检测全长GSDMB及其C端、全长GSDMD及其C端与IpaH7.8亲和力

大小通吃：人体最大抗体IgM研究新突破

2023年3月，北京大学在Nature上发表了题为“Immunoglobulin M perception by FcμR”的研究论文，揭示了IgM特异性受体FcμR识别不同形式IgM的复杂机制，为深入理解IgM难以捉摸的效应功能奠定了基础，解开了这道困扰大家已久的人体免疫谜题。他们利用Biacore鉴定了多种类型的IgM（mIgM、pIgM和sIgM）与FcμR的亲和力。Biacore针对生物分子无分子量检测下限要求，多大、多小的分子都可以轻松检测。

图8：Biacore检测多种类型的IgM（mIgM、pIgM和sIgM）与FcμR的亲和力

图8：Biacore检测多种类型的IgM（mIgM、pIgM和sIgM）与FcμR的亲和力

随着Biacore用户的持续增加，在各类科学论文中看到的Biacore数据越来越丰富，SPR的高端玩家也越来越多。可以看到SPR高手不仅局限于亲和力动力学的表征，也应用于机制的探索，把各种样品类型都纳入Biacore囊中，解锁各类芯片的新奇玩儿法。

在新的一年中，Biacore也将继续带来丰富的应用，完整的实验指南，针对性的FAQ专题，与大家一起“作”出最美的传感图。

参考文献：

1. Hoi, David M et al. “Clp-targeting BacPROTACs impair mycobacterial proteostasis and survival.” Cell vol. 186,10 (2023): 2176-2192.e22. doi:10.1016/j.cell.2023.04.009

2. Yisimayi, Ayijiang et al. “Repeated Omicron exposures override ancestral SARS-CoV-2 immune imprinting.” Nature, 10.1038/s41586-023-06753-7. 22 Nov. 2023, doi:10.1038/s41586-023-06753-7.

3. Rao, Srinivasa P S et al. “Cyanotriazoles are selective topoisomerase II poisons that rapidly cure trypanosome infections.” Science (New York, N.Y.) vol. 380,6652 (2023): 1349-1356. doi:10.1126/science.adh0614

4. Zhu and Hart, Dual-specificity RNA aptamers enable manipulation of target-specific O-GlcNAcylation and unveil functions of O-GlcNAc on b-catenin, Cell (2023), https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.12.016

5. Beenken, Andrew et al. “Structures of LRP2 reveal a molecular machine for endocytosis.” Cell vol. 186,4 (2023): 821-836.e13. doi:10.1016/j.cell.2023.01.016

6. Tsutsumi, Naotaka et al. “Structure of the thrombopoietin-MPL receptor complex is a blueprint for biasing hematopoiesis.” Cell vol. 186,19 (2023): 4189-4203.e22. doi:10.1016/j.cell.2023.07.037

7. Zhong, Xiu et al. “Structural mechanisms for regulation of GSDMB pore-forming activity.” Nature vol. 616,7957 (2023): 598-605.

8. Li, Yaxin et al. “Immunoglobulin M perception by FcμR.” Nature vol. 615,7954 (2023): 907-912.