科学家开发出新探针frankenbody，可用于活体细胞成像

抗体是免疫系统用来发现、标记和消灭入侵病原体的生物大分子。工作原理是与抗原表明特定的目标(称为表位)结合，类似于钥匙与锁。

几十年来，科学家们巧妙地利用天然抗体的这种选择性标记机制，设计出基于抗体的探针，让它们纯化和研究细胞内不同类型的蛋白质。其中一种应用广泛的技术就是表位标记，它将表位与感兴趣的蛋白质融合，并使用荧光标记的抗体使这些蛋白质可见，缺点在于，只能在固定的死亡细胞中可见。

最新发表在7月3日的《Nature Communications》杂志上研究，来自科罗拉多州立大学(Colorado State University)和东京理工大学(Tokyo Institute of Technology)的一个跨学科研究团队，为基于抗体的探针库添加了一个新工具，该新工具强大的功能在于：基因编码探针可在活细胞中工作。

新的基于抗体的探针被称为“弗兰肯体（frankenbody）”。就像在身体上缝合新肢体一样，科学家们把正常抗体的结合区域，也就是“粘性部分”，可移植到不同支架上，这种支架在活细胞中保持稳定，但仍保留抗体的特异性。

新探针将是绿色荧光蛋白(GFP)的有益补充。绿色荧光蛋白是一种广泛使用的生物化学工具，曾获得过诺贝尔奖，涉及到将一个亮绿色标签与感兴趣的蛋白质进行基因融合。然而，GFP受其相对较大的尺寸和荧光时间的限制。

新设计探针，标签更小，荧光更快，因此可以实时捕捉到感兴趣的蛋白质的“诞生”。

Credit: Ning Zhao/Colorado State University

图：弗兰肯体(绿色)标记活细胞中的核蛋白、线粒体、应激纤维和神经元膜。

科学家们使用了经典的HA标签。HA是一种广泛使用的小型线性表位标记，来自于人流感病毒蛋白血凝素的一部分。很长一段时间以来，人们一直在观察固定的死细胞中的HA标记蛋白，现在我们可以在活细胞中成像这些蛋白质的动态。

HA标签很小，只有9个氨基酸组成，探针的基因编码在质粒上，质粒可以很容易地转移到细胞中。这与传统的抗体形成了鲜明的对比，传统的抗体每单需要花费实验室几百美元，存在大量变异，而且很难进入细胞。

在这篇论文中，科学家们展示了新探针的一些应用，包括单蛋白跟踪、单RNA翻译成像和扩增荧光成像在斑马鱼胚胎中的应用。

新探针未来应用的可能性是无限的。Stasevich的实验室对研究RNA翻译特别感兴趣，他们正计划利用他们的新系统更容易地设计新的RNA成像实验。新探针为蛋白质和RNA翻译成像提供了一种低成本的解决方案。

参考资料：

1. It's not an antibody, it's a frankenbody: A new tool for live-cell imaging

2. A genetically encoded probe for imaging nascent and mature HA-tagged proteins in vivo

3. News from Colorado State University

本文原创编译