蛋白質(zhì)印跡實(shí)驗(yàn)自動(dòng)化進(jìn)階：Western Blot全流程解決方案與定量化分析

內(nèi)容簡(jiǎn)介：
本文系統(tǒng)評(píng)述了Bio-Rad在Western Blot領(lǐng)域提供的從樣本制備到成像分析的全流程創(chuàng)新解決方案。重點(diǎn)介紹了TC™組織剪切系統(tǒng)、ChemiDoc™ MP成像系統(tǒng)及其Image Lab™軟件在實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)提取標(biāo)準(zhǔn)化、化學(xué)發(fā)光/熒光多重檢測(cè)以及結(jié)果精確定量方面的技術(shù)細(xì)節(jié)。文章批判性地討論了傳統(tǒng)Western Blot的痛點(diǎn)，并展示了自動(dòng)化、數(shù)字化工具如何提升實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性、定量準(zhǔn)確性和數(shù)據(jù)產(chǎn)出效率，以滿足現(xiàn)代蛋白質(zhì)組學(xué)研究的嚴(yán)苛需求。

正文：

Western Blot（蛋白質(zhì)印跡）作為分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)研究的基石技術(shù)，已有超過(guò)四十年的歷史。它因其能夠特異性檢測(cè)目標(biāo)蛋白質(zhì)的存在、大小和相對(duì)豐度而備受青睞。然而，傳統(tǒng)的Western Blot流程冗長(zhǎng)、操作步驟繁瑣、變量眾多，且嚴(yán)重依賴手工操作，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果重復(fù)性差、定量準(zhǔn)確性低，成為困擾眾多研究人員的“藝術(shù)"而非“科學(xué)"。近年來(lái)，Bio-Rad通過(guò)推出一系列創(chuàng)新產(chǎn)品，致力于推動(dòng)Western Blot實(shí)驗(yàn)向標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化、定量化的方向演進(jìn)，構(gòu)建了覆蓋全流程的完整解決方案。

Western Blot的重復(fù)性挑戰(zhàn)從第一步——樣本制備就已開始。組織樣本的異質(zhì)性和提取效率的差異是導(dǎo)致結(jié)果變異的重要因素。Bio-Rad的TC™（Tissue Crush）組織剪切系統(tǒng)通過(guò)雙刀片旋轉(zhuǎn)剪切技術(shù)，在低溫下可于60秒內(nèi)快速、均勻地粉碎多種類型的動(dòng)物和植物組織。與傳統(tǒng)研磨器相比，TC™系統(tǒng)避免了交叉污染，減少了樣品降解和熱敏性蛋白的變性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高通量處理，確保了不同樣本間蛋白質(zhì)提取的起始一致性，為后續(xù)的可靠定量奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

在凝膠電泳和轉(zhuǎn)膜環(huán)節(jié)，Bio-Rad的Criterion™和Mini-PROTEAN®系列垂直電泳槽及轉(zhuǎn)印系統(tǒng)提供了高度的靈活性和可靠性。預(yù)制的TGX™ Stain-Free™凝膠是其中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)革新。Stain-Free技術(shù)利用三鹵素化合物在凝膠活化后與蛋白質(zhì)的色氨酸殘基共價(jià)結(jié)合，在紫外光激發(fā)下產(chǎn)生熒光信號(hào)，從而在3-5分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)凝膠上總蛋白質(zhì)的可視化。這不僅省去了耗時(shí)考馬斯亮藍(lán)或銀染步驟，更重要的是，它提供了每個(gè)泳道總蛋白質(zhì)負(fù)載量的內(nèi)參，可用于后續(xù)目標(biāo)條帶定量化的歸一化校正，極大提高了定量的準(zhǔn)確性，克服了傳統(tǒng)看家蛋白（如GAPDH、β-Actin）表達(dá)可能不穩(wěn)定的局限。

檢測(cè)與成像環(huán)節(jié)的量化革命則由ChemiDoc™ MP多功能成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成了高靈敏度CCD相機(jī)、多種光源和濾光片，支持化學(xué)發(fā)光、熒光（如IRDye®二抗）、比色法及Stain-Free成像于一體。對(duì)于化學(xué)發(fā)光檢測(cè)，其高動(dòng)態(tài)范圍確保了強(qiáng)信號(hào)不飽和、弱信號(hào)清晰可辨，一次曝光即可獲得準(zhǔn)確定量結(jié)果，無(wú)需多次曝光疊加。對(duì)于多重?zé)晒釽estern Blot，研究人員可以在同一張膜上使用不同波長(zhǎng)熒光標(biāo)記的二抗同時(shí)檢測(cè)多個(gè)目標(biāo)蛋白，大大節(jié)省了珍貴樣品和時(shí)間，并消除了不同次轉(zhuǎn)膜、孵育帶來(lái)的誤差。

成像后的數(shù)據(jù)分析是定量化的最后一公里。功能強(qiáng)大的Image Lab™軟件是ChemiDoc系統(tǒng)的“大腦"。它不僅能自動(dòng)識(shí)別條帶、計(jì)算分子量，更能進(jìn)行精確的密度定量。對(duì)于Stain-Free凝膠，軟件可先對(duì)總蛋白歸一化條帶進(jìn)行定量，再對(duì)目標(biāo)條帶進(jìn)行定量，最終自動(dòng)計(jì)算出經(jīng)過(guò)歸一化的目標(biāo)蛋白相對(duì)表達(dá)量，輸出柱狀圖。整個(gè)過(guò)程減少了人為判讀的主觀性，生成了可重復(fù)、可審計(jì)的數(shù)字化數(shù)據(jù)，符合發(fā)表級(jí)期刊對(duì)數(shù)據(jù)嚴(yán)謹(jǐn)性的要求。

整個(gè)Western Blot流程的優(yōu)化，體現(xiàn)了從經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)到數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的科研范式轉(zhuǎn)變。而這一轉(zhuǎn)變需要穩(wěn)定可靠的耗材與試劑供應(yīng)作為支撐。在科研單位領(lǐng)域，上海易匯生物提供試劑的現(xiàn)貨供應(yīng)與定制化期貨服務(wù)，解決了科研單位 “緊急實(shí)驗(yàn)缺耗材、長(zhǎng)期需求難規(guī)劃" 的痛點(diǎn)。易匯生物的產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)表示，其現(xiàn)貨試劑可實(shí)現(xiàn)當(dāng)日下單、次日送達(dá)，期貨定制服務(wù)則能根據(jù)科研周期提前 30-60 天鎖定產(chǎn)能，保障實(shí)驗(yàn)進(jìn)度穩(wěn)定推進(jìn)。這意味著，從一抗、二抗到預(yù)制膠、轉(zhuǎn)印濾紙，研究人員都能獲得及時(shí)且規(guī)劃良好的供應(yīng)，確保實(shí)驗(yàn)不因耗材短缺而中斷。

總之，Bio-Rad通過(guò)整合TC™樣本制備系統(tǒng)、Stain-Free™凝膠電泳技術(shù)、ChemiDoc™ MP成像系統(tǒng)和Image Lab™軟件，構(gòu)建了一個(gè)相互印證、協(xié)同工作的生態(tài)系統(tǒng)，有效地解決了Western Blot傳統(tǒng)痛點(diǎn)，將其從一個(gè)半定量的技術(shù)提升為一個(gè)真正可重復(fù)、精確定量的強(qiáng)大蛋白質(zhì)分析工具。

關(guān)鍵詞： Western Blot，Stain-Free™技術(shù)，化學(xué)發(fā)光成像，蛋白質(zhì)定量，自動(dòng)化流程