磷酸化抗体芯片如何赋能信号通路研究,助推高水平成果发表?

磷酸化抗体芯片如何赋能信号通路研究,助推高水平成果发表?

蛋白质磷酸化是细胞信号转导的核心调控方式 —— 胞外信号被细胞膜受体识别后,通过胞内激酶的级联放大反应传递调控信息,最终作用于转录因子、启动下游基因表达程序。几乎所有细胞生命活动的稳态维持与应激应答,都依赖磷酸化与去磷酸化的动态平衡来实现精准调控。

然而,完整绘制信号通路的磷酸化全景图谱始终是领域内的技术难题。传统 Western blot 单次仅能检测少数蛋白的磷酸化状态,通量十分有限;磷酸化质谱虽然覆盖范围更广,但存在实验周期长、数据解析高度依赖生物信息学分析的局限。如何从海量的磷酸化事件中,快速、低成本地锁定真正驱动表型变化的核心信号轴,是信号转导研究者共同面临的普遍痛点。

高通量磷酸化抗体芯片,通过在固相载体上预固定数百至数千种高特异性磷酸化抗体,仅需单次实验、微量样本就能同步绘制 30 余条信号通路的磷酸化全貌。更为关键的是,这种 “全局宽筛 + 定向验证” 的研究策略,与高水平研究的论证逻辑高度契合:先通过芯片完成无偏性的磷酸化谱筛选,定位差异显著的信号通路,再借助经典生化实验逐层验证功能,构建从 “表型发现” 到 “机制解析” 的完整证据链条。

近期,东南大学医学院 / 江苏省重症医学重点实验室,借助磷酸化抗体芯片技术,分别在《Cancer Research》(IF:22.6)与《Journal of Advanced Research》(IF:17.1)发表重要研究成果。

研究一:胸腺肽 α-1 以分子伴侣功能重塑化疗诱导的抗肿瘤免疫

化疗诱导肿瘤细胞凋亡后会释放大量凋亡小体(Apoptotic Bodies, ABs),这类囊泡虽携带丰富的肿瘤抗原,却具备免疫抑制特性,会阻碍树突状细胞(DC)的成熟与抗原呈递过程,大幅限制化疗与免疫治疗联合或序贯方案的治疗效果。胸腺肽 α-1(Thymosin Alpha-1, Tα-1)是一种含 28 个氨基酸的内源性肽类激素,具备免疫调节与组织保护活性,但其调控肿瘤免疫应答的具体分子机制长期未得到清晰阐释。王立新团队在《Cancer Research》发表的研究论文Thymosin Alpha-1 Restores Chemotherapy-Induced Antitumor Immunity by Chaperoning a MicroRNA Ligand of TLR7 in Dendritic Cells,首次揭示了 Tα-1 作为内源性 microRNA 分子伴侣的全新生物学功能。

研究团队首先观察到,接受化疗的肿瘤患者外周血中 Tα-1 水平显著下降,提示化疗过程会消耗体内的内源性 Tα-1。在荷瘤小鼠模型中,外源性补充 Tα-1 与化疗联合使用后,可显著促进传统 1 型 DC(cDC1)的成熟,强化肿瘤抗原的交叉呈递效应,并推动抗肿瘤特异性 CD8⁺ T 细胞与 Th1 细胞的活化,最终有效增强抗肿瘤免疫应答、抑制肿瘤生长。

机制层面,Tα-1 能够与肿瘤来源的 ABs 结合,伴随 DC 对 ABs 的吞噬进入内溶酶体区室;随后 Tα-1 与 ABs 携带的 microRNA(尤其是 miR-146a-5p)相结合,避免其被溶酶体中的 RNase A 降解,从而保障 miR-146a-5p 可以有效激活 Toll 样受体 7(TLR7),启动 DC 成熟、淋巴结迁移及抗原呈递的核心程序。后续实验进一步证实,Tα-1 的治疗效应依赖于肿瘤细胞内 miR-146a-5p 的表达水平以及 TLR7 信号通路的完整性。

技术亮点

该研究采用 CSP100 Plus 磷酸化抗体芯片,系统解析了 DC 吞噬 ABs 后,以及 Tα-1 干预条件下的磷酸化信号通路改变特征。芯片检测结果表明,单独 ABs 处理可导致骨髓来源树突状细胞(BMDCs)中 93 个磷酸化位点发生变化(42 个位点上调、51 个位点下调);而 ABs 与 Tα-1 联合处理组,相较于单独 ABs 处理组,共有 37 个磷酸化位点出现差异改变。

借助磷酸化抗体芯片的筛选结果,研究团队快速定位了 TLR 信号通路、cGMP-PKG 信号通路、mTOR 信号通路等核心调控网络,并明确 Tα-1 能够逆转 ABs 对 TAK1、IκBα、NF-κB(p65)及 JunB 磷酸化的抑制效应。CSP100 Plus 芯片的高通量检测能力,支持单次实验同步分析数百个磷酸化位点的动态变化,大幅提升了关键信号通路的筛选效率,为后续的机制验证实验提供了清晰的研究方向。

研究二:黑色素瘤细胞源性 LAG-3 通过 TRIM28 调控 IκBα 降解驱动免疫逃逸

LAG-3(Lymphocyte Activation Gene-3)是继 CTLA-4、PD-1 之后的热门免疫检查点靶点,目前已有多款靶向 LAG-3 的抗体药物进入临床应用或临床试验阶段。但现有对 LAG-3 的功能研究多聚焦于免疫细胞层面,肿瘤细胞自身表达 LAG-3 的生物学作用与临床意义尚不明确。陈晓光与金晶团队在《Journal of Advanced Research》发表的研究论文Melanoma cell-derived LAG-3 enhances CXCL1/8-driven MDSCs recruitment and immune escape via TRIM28-mediated IκBα degradation,首次系统阐明了黑色素瘤细胞自身表达的 LAG-3 在肿瘤免疫逃逸中的关键调控作用。

研究人员通过 TCGA、CCLE 数据库分析结合组织芯片免疫组化验证,证实 LAG-3 在黑色素瘤细胞中普遍表达,且肿瘤细胞 LAG-3 高表达与患者不良预后显著相关。功能实验结果显示,肿瘤细胞来源的 LAG-3 可显著上调 CXCL1 与 CXCL8 的转录及分泌水平,通过 CXCL1/8-CXCR2 趋化轴招募髓源性抑制细胞(MDSCs)浸润至肿瘤微环境,同时诱导 CD8⁺ T 细胞功能耗竭,构建强免疫抑制的肿瘤微环境。

机制探究阶段,研究团队利用磷酸化抗体芯片对 LAG-3 过表达的 A375 黑色素瘤细胞进行全景式分析,发现 LAG-3 表达上调可激活 MAPK、NF-κB、AKT/PKB 及 JAK-STAT 等多条核心信号通路。进一步的分子实验证实,LAG-3 通过促进 TRIM28 介导的 IκBα 泛素化降解过程,激活 NF-κB 信号通路,进而驱动下游 CXCL1/8 的转录表达。在治疗转化层面,靶向 CXCL1/8-CXCR2 轴与抗 LAG-3 抗体的联合方案,在 LAG-3 高表达的黑色素瘤模型中表现出显著的协同抗肿瘤效果,为临床 LAG-3 靶向治疗提供了全新的生物标志物与联合用药思路。

技术亮点

该研究采用的 PEX100 磷酸化抗体芯片,固定有 1318 种高特异性磷酸化抗体,可检测 452 个关键信号蛋白的 583 个磷酸化位点,覆盖 MAPK、NF-κB、AKT/PKB、JAK-STAT、Wnt、TGF-β 等 30 余条肿瘤相关信号通路。通过对比 LAG-3 过表达与空载对照的 A375 细胞磷酸化谱差异,研究人员发现 LAG-3 过表达可显著调控多条经典通路蛋白的磷酸化水平。

PEX100 芯片兼具高通量、高覆盖度与高灵敏度的技术特点,单次实验即可获取全信号通路的磷酸化图谱,有效缩短了从表型观察到机制挖掘的研究周期。后续研究通过 Western blot 实验验证,确认了 ERK1/2、p65、AKT 及 STAT3 的磷酸化水平上调,并最终锁定了 TRIM28-IκBα-NF-κB 这一全新调控轴。

信号通路磷酸化抗体芯片的核心研究价值

(1)高通量广覆盖的检测能力:PEX100 芯片搭载 1318 种磷酸化抗体,覆盖 30 余条信号通路;CSP100 Plus 芯片也可实现数百个磷酸化位点的同步检测。单次实验就能完成全通路磷酸化图谱绘制,显著压缩从表型发现到机制解析的研究周期。

(2)无偏性全局筛选优势:该技术无需预先设定候选研究通路,可从全局层面识别差异磷酸化事件,辅助研究者快速定位核心信号调控节点。

(3)多领域研究适配性:PEX100 与 CSP100 Plus 芯片可广泛应用于肿瘤学、免疫学、纤维化疾病等多个研究方向,具备优异的技术适配性。

(4)衔接筛选与验证的研究桥梁:芯片输出的差异磷酸化图谱,可为后续 Western blot 验证、信号通路干预实验、体内功能验证等研究提供清晰的方向指引,实现高通量筛选与精细化机制研究的高效衔接。

参考文献

[1] Wei Y, Chen J, Zhang Y, et al. Thymosin Alpha-1 Restores Chemotherapy-Induced Antitumor Immunity by Chaperoning a MicroRNA Ligand of TLR7 in Dendritic Cells. Cancer Res 2026.

[2] Xue N, Gong H, Chen W, et al. Melanoma cell-derived LAG-3 enhances CXCL1/8-driven MDSCs recruitment and immune escape via TRIM28-mediated IκBα degradation. J Adv Res. 2026:S2090-1232(26)00516-3.