在光学测量过程中，拉曼光谱历来会损坏活蛋白，导致结果不一致。来自德克萨斯A&M大学和TEES的研究人员介绍了一种称为热稳定拉曼相互作用分析(TRIP)的新方法，允许在相关条件下低浓度，低剂量筛选蛋白质与配体相互作用，有希望的无标签，高度可重复的测量，以及快速和具有成本效益的药物，疫苗和病毒测试以及DNA分析的潜在应用。
拉曼光谱是一种通过将单色光投射到样品上并观察散射光来分析化学物质的技术，50多年来一直是生物医学研究人员沮丧的来源。在光学测量过程中，光产生的热量几乎会破坏活蛋白，导致减少和不可重复的结果。然而，就在最近，这些挫折可能已经成为过去。
德克萨斯A&M大学量子科学与工程研究所和德克萨斯A&M工程实验站(TEES)的一组研究人员开发了一种新技术，可以在生理相关条件下进行低浓度和低剂量的蛋白质与配体相互作用筛选。这种名为热稳定拉曼相互作用谱分析(TRIP)的新方法是解决长期存在的问题的一种范式转变，它提供了无标签、高度可重复的拉曼光谱测量。
“蛋白质是一种非常脆弱的生物分子，需要特殊的护理，”主要作者、博士后研究助理Narangerel Altangerel博士说。“当我冷却表面或底物时，我可以让蛋白质高兴。我可以用激光戳它们，它们现在就可以输出我需要的信息了。”
虽然研究的蛋白质是在分子水平上，但这些发现的意义可能是巨大的。就像锁和钥匙一样，蛋白质与配体的相互作用是信号转导、免疫反应和基因调控等过程的第一步。由于TRIP能够实时检测蛋白质与配体的相互作用，药物和疫苗测试的时间可能会缩短。另一个应用可能是临床，将检测病毒的漫长测试变成当天就能得到准确结果的过程。
该研究的共同作者、生物医学工程系教授弗拉迪斯拉夫·雅科夫列夫博士说:“光谱学法规的整个想法是，它对样品制备的要求最低，甚至不需要，所以它可以立即进入临床。”“临床医生和患者不必等待数天或数周的分析。你几乎可以马上得到所有这些答案。”
TRIP技术的另一个好处是，运行测试所需的样本量要小得多，所需的蛋白质浓度也更低，这意味着测试过程更具成本效益。
“我花3500美元买了100微升的样品，然后我不得不和很多人分享这个样品，最后只有20到30微升的样品，”Altangerel说。“这迫使我使用更小的样品，使拉曼很难做到，因为低浓度的样品使它成为一个弱过程。这让我挑战自己，尝试不同的东西。”
尽管取得了突破，研究小组仍在寻找TRIP方法在其他方面的用处。
雅科夫列夫说:“在后续的一篇文章中，我们正试图用这种技术来确定这些蛋白质的化学成分，这样我们就可以把它应用到与DNA分析和其他生物分子相关的类似想法中。”“通常需要测序，但利用TRIP，所以你不需要任何样品准备。”
“很长一段时间。人们认为这是不可能做到的，”雅科夫列夫博士说。“但Altangerel博士证明，如果你做得对，没有什么是不可能的。”
参考文献:“通过拉曼显微镜进行无标签药物相互作用筛选”，作者:Narangerel Altangerel, Benjamin W. Neuman, Philip R. Hemmer, Vladislav V. Yakovlev, Navid Rajil, Zhenhuan Yi, Alexei V. Sokolov和Marlan O. Scully, 2023年7月18日，美国国家科学院院刊。DOI: 10.1073 / pnas.2218826120
该项目得到了空军科学研究办公室(AFOSR)、海军研究办公室、罗伯特·韦尔奇基金会、TEES、国家卫生研究院和德克萨斯农工大学X资助计划的支持。
支持团队由隶属于量子科学与工程研究所的教师和学生组成。其他作者有生物学系Benjamin Neuman博士，电气与计算机工程系Philip Hemmer博士，量子科学与工程研究所Navid Rajil博士，Zhenhuan Yi博士，Alexei Sokolov博士和首席研究员Marlan Scully博士。Sofi Bin-Salamon博士是AFOSR的项目官员。
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