四种染细胞膜策略分享给大家

细胞膜染色是一种用于标记和追踪细胞膜的技术，它在活动小动物成像及细胞生物学研究中都具有广泛的应用。当追踪细胞身份时，细胞表面是染色的主要焦点，因为质膜（PM）上的脂质、糖类和蛋白质很容易与染料结合。使用染料对细胞表面进行染色以用于标记相比于对细胞内部结构的染色提供了多个实用优势。首先，染膜优势在于接近细胞表面的简便性，外源染色成分更容易接触细胞膜。其次，这种方法避免了使用通透性染料或复杂的染料递送策略。此外，细胞表面染色通常更快、更可控，并且提供更多种类的选择。

经典的细胞表面染色染料及其质膜靶标

细胞表面染色可以通过靶向脂质、糖链和质膜上的蛋白质来实现。经典染料及其特性和局限性被分别标示出来。染料大小大致反映了相对比例。

左上角：

疏水性染料根据其在膜中的定位进行描绘。荧光团核心被着色，电荷和疏水性烃链被标示出来。外部合成的荧光团偶联的脂质类似物并入到膜中，与天然脂质相邻。

左下角：

细胞表面经典蛋白化学的常见活性基团是质膜蛋白中的氨基（NH2）和巯基（SH）。相应地，用磺基-NHS（N-羟基琥珀酰亚胺）或马来酰亚胺功能化的荧光团在反应后被展示出来。

右上角：

凝集素WGA选择性地结合糖链，针对唾液酸（糖链树中的粉红色）和ConA针对甘露糖（糖链树中的绿色）。

右下角：

基于抗体的特定质膜蛋白的标记可以一步直接发生，或者通过两步间接发生，使用荧光团偶联的一级或二级抗体（或仅一小段Fab片段）针对蛋白靶向的一级抗体。

融入细胞膜并与其邻近脂质尾部形成疏水相互作用的亲脂性染料有着悠久的历史。它们包括小的荧光分子或化学合成的脂质染料缀合物。为了允许高亲和力的相互作用，诸如花青素（双烷基碳花青染料：DiO，DiI，DiD，DiR 和 PKH 染料，以 Paul Karl Horan 命名等）荧光团被连接到长的疏水性烷基链上，形成了长链碳氢化合物（LCH）染料。总的来说，这些染料的问题在于，如果它们过于疏水，则会过快穿过细胞膜并染色其他膜；如果不够疏水，则不能牢固结合并且会被洗掉。

博鹭腾可提供的亲脂性染料如下：

客户使用博鹭腾AniView 多模式动物活体成像系统拍摄的PKH26染色结果。

用于糖类染色的主要技术是通过凝集素，这是一种异质性的糖结合蛋白群体，具有不同的选择性。凝集素广泛用于各种应用的表面染色。

最受欢迎的凝集素之一是小麦胚芽凝集素（WGA），它可以结合蛋白质和神经鞘磷脂上末端暴露的N-乙酰葡糖胺和N-乙酰神经氨酸（唾液酸）。另一种广泛使用的凝集素是刀豆凝集素A（ConA），它可以结合人体糖类中的α-D-甘露糖基和α-D-葡萄糖基残基作为内部成分。

市面上可获得的荧光团通常被修饰为NHS（N-羟基琥珀酰亚胺酯）用于标记N端或赖氨酸上的伯胺，或被修饰为马来酰亚胺用于硫醇的标记。与NHS相比，马来酰亚胺化学被认为更具选择性，因为半胱氨酸较少，并且与赖氨酸的交叉反应较低。因此，结合位点的有害阻断不太可能发生，并且对蛋白质结构的干扰可能仅限于二硫键。然而，硫醇标记可能会干预细胞对外源性氧化应激的反应。水溶性的磺酸-NHS和N-乙基马来酰亚胺（NEM）是不透过膜的类似物，非常适合表面标记。经典的NHS和马来酰亚胺反应对pH值敏感（在中性pH值附近最佳），选择适当的缓冲液对于各自反应至关重要。同样，马来酰亚胺和NHS酯的储存条件需要考虑，特别是磺化的形式，因为在水溶液中会迅速发生水解，从而影响标记效率。此外，经典的马来酰亚胺连接在血清中不稳定。然而，NHS标记可以在不影响细胞活力的情况下稳定几天。

最后一种细胞表面染色的方法是使用抗体靶向选定的膜蛋白。标记抗体的使用可以追溯到1942年。此后已被应用于流式细胞术或成像的各种免疫荧光技术中。这种方法依赖于目标蛋白的丰度以实现明亮且均匀的染色。由于这一特性对于每个细胞系来说是特有的，并且处于动态变化之中，因此选择一个适度丰度且广泛表达的目标蛋白可能会有优势。

博鹭腾现有一系列针对小动物活体成像应用的细胞膜蛋白探针，如近年肿瘤免疫研究非常火爆的靶点PD-L1的探针BLTDye 800-PDL1。

另外博鹭腾还可以提供抗体/蛋白类的荧光标记服务。为保证较好的效果，请提供高纯度（90%以上），高活性的抗体/蛋白，浓度最好大于1mg/mL，备注缓冲液的成分，蛋白标记最低标记量为1mg，抗体最低标记量为0.1mg。详细服务内容可联系博鹭腾技术人员。

在细胞染色的100年历史中，可用的技术及其各种应用已经取得了巨大的进步。表面染色在过去十年里随着现代选项的出现而取得了最大的飞跃，这些选项包括脂质染色、常用的凝集素和用于靶向糖类和蛋白质的抗体。显然，这一领域正在蓬勃发展，不断有新的进展发布。博鹭腾也会持续发布更多的相关新产品，大家敬请期待。

参考文献：

1. Horan PK, Slezak SE: Stable cell membrane labelling. Nature 1989.

2. Sarah H, Maya S：Show your true color: Mammalian cell surface staining for tracking cellular identity in multiplexing and beyond. Current Opinion in Chemical Biology 2022.