SUCAM 多重生物素化技术:仅 120 万细胞即可绘制细胞表面蛋白图谱

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    细胞表面蛋白(Surfaceome)是免疫治疗靶点发现的核心领域——CAR-T、双抗、ADC 都要从这里寻找锚点。但传统表面组学技术长期面临两个瓶颈:灵敏度不足(通常需要 500 万以上细胞)和覆盖面有限(单一官能团标记只能捕获部分表面蛋白)。2026 年 4 月发表于 Molecular & Cellular Proteomics 的 SUCAM(Surfaceome Capture by Multiplex biotinylation)技术,用"多重生物素化"思路同时解决了这两个问题。

image-03-SUCAM多重生物素化

一、SUCAM 核心思路:多重官能团同时标记

传统表面蛋白标记化学本质上依赖"对单一残基类型下手":

  • Sulfo-NHS-SS-Biotin → 主要修饰赖氨酸 ε-氨基;

  • 马来酰亚胺-PEG-生物素 → 主要修饰游离半胱氨酸的巯基;

  • 苯甲醛生物素 → 修饰 N 端 α-氨基或赖氨酸(经亚胺还原后)。

这类"单官能团"策略的问题是:任何一类修饰都不可能覆盖所有表面蛋白。半胱氨酸密度低的蛋白(如许多单次跨膜受体)会被 NHS-酯漏掉;赖氨酸残基位于跨膜区附近的蛋白则会被巯基化学漏掉。

SUCAM 的核心创新是同时使用多种生物素化试剂,分别针对不同官能团进行衍生化标记,相当于给"漏检"的蛋白补了一道兜底网。

二、SUCAM 技术流程

整个 SUCAM 实验流程可以拆为四步:

  1. 多重生物素化:在活细胞上同时施加 NHS-酯生物素、马来酰亚胺生物素等试剂组合,分别对赖氨酸、半胱氨酸等不同残基进行标记;

  2. 温和裂解:采用不破坏生物素-链霉亲和素相互作用的裂解缓冲液;

  3. 链霉亲和素磁珠捕获:一次拉下所有被生物素化的表面蛋白;

  4. LC-MS/MS 鉴定:对拉下的蛋白进行酶解、质谱、数据库检索。

三、关键性能数据

指标SUCAM 表现传统单官能团方法
蛋白覆盖面远超单一试剂标记法偏向某一类残基
细胞用量1.2 × 10⁶ 个通常 > 5 × 10⁶ 个
定量精度(CV)平均 1.7%通常 5–15%
靶点发现能力已知抗原 + 新潜在靶点主要已知抗原

仅 120 万细胞即可完成一次完整的表面组学定量——这意味着原本只能丢弃的稀有临床样本(穿刺活检、循环肿瘤细胞、儿童白血病骨髓样本)现在也可以做表面组学了。

五、应用成果:白血病细胞表面组图谱

研究团队将 SUCAM 应用于一组白血病细胞系,取得了若干重要发现:

  • 已知抗原验证:成功识别了 CD19、CD20、CD22 等白血病经典细胞表面抗原,验证了方法的可靠性;

  • 新靶点发现:鉴定了此前在该疾病中未被表征的多个表面蛋白,为免疫治疗提供了新的候选靶点;

  • 低输入稳健性:在仅 120 万细胞的低输入条件下,定量精度仍保持在 CV < 5%。

这一成果意味着 SUCAM 将促进血液肿瘤和实体瘤的表面组学分析及治疗靶点发现,为抗体药物、CAR-T 疗法、ADC payload 筛选提供更完整的"靶点地图"。

六、对定制合成的需求映射

SUCAM 技术的扩散将带动以下化学工具的需求:

  • 多重官能团生物素化试剂盒:组合包装的 NHS-酯/马来酰亚胺/苯甲醛生物素;

  • 可裂解生物素探针:在捕获后能从链霉亲和素上温和释放目标蛋白,便于下游功能性实验;

  • 细胞渗透性生物素化试剂:用于胞内表面蛋白循环再利用研究;

  • 生物素-PEG-荧光基团组合探针:同时实现富集 + 荧光定量。

纳孚生物具备多重生物素试剂的定制合成能力,可根据客户的实验设计灵活调整官能团组合、连接臂长度(PEG2–PEG12)、报告基团(荧光、放射性核素)等参数,为单次项目和长期试剂盒开发两种模式都提供支持。

如果您正为某类罕见临床样本的"细胞数不够"发愁,SUCAM 的"多重标记"思路或许能帮您打开新的设计空间。

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