企业风采|超视计科技 HIS-SIM 助力N-乙酰半胱氨酸的烟碱乙酰胆碱受体的鉴定
本文转载自“超视计科技”微信公众号
编者按
吸烟是全球健康的主要威胁之一,其内含的尼古丁等有害物质会通过激活气道中广泛分布的烟碱乙酰胆碱受体(nAChR),破坏粘液纤毛清除功能,从而造成气道上皮损伤。目前,关于尼古丁对纤毛跳动频率的影响尚存争议,且缺乏理想的研究模型。尽管N-乙酰半胱氨酸(NAC)因其抗氧化和粘液溶解特性被用于治疗呼吸道疾病,但它能否逆转尼古丁诱导的纤毛功能障碍,以及其与 nAChR 之间是否存在相互作用,仍属未知。因此,本研究拟利用能更好模拟人体气道功能的气道类器官模型,来探究吸烟/尼古丁的损伤机制,并评估 NAC 的治疗潜力与作用机制。
近期,清华大学马少华团队在 Advanced Science 上发表了题为 “Identification of Nicotinic Acetylcholine Receptor for N-Acetylcysteine to Rescue Nicotine-induced Injury Using Beating Cilia in Primary Tissue Derived Airway Organoids” 的文章。本研究利用人源气道类器官模型,探究了吸烟/尼古丁导致气道损伤的机制及N-乙酰半胱氨酸(NAC)的保护作用。研究发现,尼古丁通过结合气道上皮细胞广泛分布的烟碱乙酰胆碱受体(nAChR),诱发了纤毛功能障碍等急性损伤。与 NAC 主要通过抗氧化作用起效的传统认知不同,本研究阐明了一种全新机制:NAC 能够直接与尼古丁竞争结合 nAChR,从而像“解毒剂”一样阻断尼古丁的信号,最终逆转尼古丁引起的纤毛损伤。这项工作不仅揭示了 NAC 在拮抗尼古丁受体方面的直接药理作用,也凸显了人源类器官在解析疾病机理和发现新治疗靶点方面的巨大潜力。
图1 采用 HIS-SIM 观察纤毛结构,以及 nAChRα5 (A) 和 nAChRα7 (B) 的表达情况。比例尺,20 μm。
本次研究中,借助 HIS-SIM 辅助验证了 nAChRα5 主要富集于气道类器官的纤毛中,而 nAChRα7 在纤毛细胞顶膜的表达显著高于纤毛部位。
除了本研究中的微管蛋白,HIS-SIM(智能超灵敏超分辨显微镜)还能实现对其他各类细胞器和人工化学物质的超分辨级别拍摄,且无需特殊标记,即可实现 60 nm 分辨率的多通道超分辨成像。此外,还能在超分辨尺度以极高的时空分辨率观察目标蛋白等的各种动态过程。同时 HIS-SIM 可兼容实现不同倍数、不同介质的超分辨动态捕捉。结合集成有多种高保真图像增强、AI识别、分割和去噪功能的 FINER 软件(通用型荧光图像增强软件),为目标蛋白及各类材料样本提供了一套完整的荧光超分辨成像解决方案。
再来欣赏 HIS-SIM 在蛋白精细结构的超分辨成像案例吧:
使用 HIS-SIM 对固定神经元细胞进行 3D-SIM 超分辨成像。
样例来源:Mónica Sousa lab, i3S - Universidade do Porto, Portugal
成像样本:固定神经细胞,Actin(红)、Spectrin(蓝)
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文献链接:
https://doi.org/10.1002/advs.202407054
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