凌晨兩點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)室的燈還亮著。

小趙盯著屏幕上那條純化的蛋白條帶，揉了揉眼睛。這是他第三次嘗試表達(dá)那個(gè)膜蛋白——四次跨膜，聽說還是某個(gè)熱門藥物靶點(diǎn)的同源物。第一次，包涵體，啥也沒撈著。第二次換了細(xì)胞系，表達(dá)量倒是上去了，一純化全聚成一團(tuán)。這一次，他用了去垢劑，小心翼翼控制濃度，終于跑出了一條還算干凈的帶。

但下一步呢？拿這個(gè)去做免疫？兔子能認(rèn)得出這種被人工揪出來的、可能壓根沒折疊對(duì)的蛋白嗎？

他不知道答案。只知道這個(gè)課題已經(jīng)卡了半年。

在生命科學(xué)的世界里，有些蛋白天生就是“問題兒童”。膜蛋白 hydrophobic 得要命，一離開細(xì)胞膜就抱團(tuán)自殺；毒性蛋白把自己寄主細(xì)胞當(dāng)敵人，還沒等表達(dá)就先干掉宿主；還有一些低豐度蛋白，在細(xì)胞里本來就沒幾個(gè)分子，想純出來做抗原，簡直是海底撈針。

而這些“問題蛋白”，往往又恰好是科研里最想看的那些——藥物靶點(diǎn)、信號(hào)通路的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、疾病標(biāo)志物。它們藏在最深處，偏偏最重要。

膜蛋白：給“魚”造一片海

在優(yōu)品生物的抗原設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)里，有個(gè)共識(shí)：膜蛋白之所以難，不是因?yàn)樗鼜?fù)雜，而是因?yàn)樗半x不開家”。

負(fù)責(zé)抗原方案的老王打了個(gè)比方：“你把魚從水里撈出來，放到岸上，它還能游嗎？膜蛋白也是一樣，它生來就要插在脂雙層里。你把它揪出來扔到水溶液里，它不聚集成團(tuán)才怪。”

所以，問題不是“怎么把膜蛋白提純”，而是“怎么給它造一片海”。

老王的方法，是給膜蛋白找個(gè)“替身”——VLP（病毒樣顆粒）。這種顆粒本身來自病毒的衣殼蛋白，能自發(fā)組裝成球狀結(jié)構(gòu)，表面嵌著一層脂雙層。把膜蛋白的基因和衣殼蛋白一起表達(dá)，膜蛋白就會(huì)被“請(qǐng)”進(jìn)這層人造的脂雙層里，該有的跨膜結(jié)構(gòu)一樣不少，該露在外面的胞外區(qū)也露得好好的。

“VLP的好處是，蛋白待在它該待的環(huán)境里。”老王說，“這樣拿去免疫兔子，兔子看到的，是和天然狀態(tài)最接近的蛋白。產(chǎn)生的抗體，才更可能認(rèn)出細(xì)胞上那個(gè)真正的靶點(diǎn)。”

有一次，一個(gè)客戶要做四次跨膜的Claudin蛋白。常規(guī)表達(dá)怎么做怎么不對(duì)，包涵體、聚集、純度上不去。老王建議走VLP路線。三個(gè)月后，客戶收到抗體的第一件事，是做免疫熒光。結(jié)果出來，細(xì)胞膜上的信號(hào)清晰得像用筆畫上去的?？蛻舭l(fā)了條消息：“終于看清它長什么樣了?！?/p>

毒性蛋白：讓兔子“免疫”，先讓細(xì)胞“免疫”不了

如果說膜蛋白的問題是“不愛出來”，那毒性蛋白的問題就是“出來就死”。

負(fù)責(zé)免疫的老韓，遇到過最棘手的一個(gè)項(xiàng)目，是做某個(gè)細(xì)菌毒素的抗體。這毒素本身就是殺細(xì)胞的，用常規(guī)方法表達(dá)，細(xì)胞還沒長大就死光了。勉強(qiáng)純出來的那點(diǎn)蛋白，活性還保留著——這意味著打給兔子，兔子也可能出問題。

怎么辦？

老韓的方案是：不走細(xì)胞表達(dá)的路。用原核系統(tǒng)表達(dá)的時(shí)候，把誘導(dǎo)條件調(diào)到最低——低溫、低濃度誘導(dǎo)劑、短時(shí)間。讓蛋白合成速度慢下來，慢到細(xì)胞勉強(qiáng)能承受，來不及把自己殺死。

但更關(guān)鍵的一步在后面：純化出來的蛋白，要做“解毒處理”。不是真的解毒，而是通過定點(diǎn)突變，把毒性結(jié)構(gòu)域的活性位點(diǎn)改掉，讓蛋白保留免疫原性，但失去殺傷力?！斑@叫‘拆了引信再交給兔子’?！崩享n說，“兔子安全，免疫系統(tǒng)才能好好工作。”

后來這批抗體做出來，客戶拿去做中和實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)優(yōu)品的抗體不僅能檢測(cè)毒素，還能在體外阻斷它的活性?！耙皇悄銈兲崆鞍讯静鹆耍覀兡母矣眠@個(gè)做功能研究?！笨蛻粼诜答伬飳懙馈?/p>

低表達(dá)蛋白：從“淘金”變成“煉金”

有些蛋白，不疏水，也不毒，但就是少——少到在細(xì)胞裂解液里根本看不見條帶。

負(fù)責(zé)純化的老趙，接過一個(gè)這樣的項(xiàng)目?？蛻粢瞿硞€(gè)轉(zhuǎn)錄因子的ChIP-seq，但這個(gè)因子在細(xì)胞里的豐度低得可憐，常規(guī)WB要上100微克總蛋白才能勉強(qiáng)看到一條影子。拿這個(gè)去做免疫？得養(yǎng)多少細(xì)胞才能湊夠抗原？

老趙的解法是：換個(gè)系統(tǒng)，讓蛋白“高產(chǎn)”。

優(yōu)品的抗原制備平臺(tái)里，除了常規(guī)的原核和哺乳動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)，還有一套“無細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)”。這套系統(tǒng)的特殊之處在于，它不是靠活細(xì)胞生產(chǎn)，而是把細(xì)胞裂解后，提取出所有翻譯必需的元件——核糖體、tRNA、轉(zhuǎn)錄因子——放在試管里，加進(jìn)模板DNA和能量物質(zhì)，讓蛋白在體外合成。

“好處是，不受細(xì)胞死活限制?！崩馅w解釋，“有些蛋白在細(xì)胞里表達(dá)會(huì)被降解，或者長得太慢。但在無細(xì)胞系統(tǒng)里，它只管翻譯，不管代謝，產(chǎn)量能翻幾十倍。”更重要的是，無細(xì)胞系統(tǒng)可以加進(jìn)非天然氨基酸，或者用納米盤模擬膜環(huán)境，那些在細(xì)胞里根本做不出來的蛋白，在這里反而有機(jī)會(huì)。

那個(gè)轉(zhuǎn)錄因子的項(xiàng)目，最后用無細(xì)胞系統(tǒng)表達(dá)出了足夠量的抗原?？蛻裟萌プ雒庖?，得到的抗體做ChIP-seq，富集峰漂亮得可以直接放文章里當(dāng)主圖。

專屬，不是口號(hào)，是拆解問題

“專屬方案”這四個(gè)字，聽起來像營銷話術(shù)。但在優(yōu)品生物，它是每天都在發(fā)生的事。

每一個(gè)難表達(dá)的蛋白，都是一個(gè)需要拆解的問題。是疏水性強(qiáng)，需要VLP給它造片海-1？是有細(xì)胞毒性，需要“拆引信”再交給兔子？還是豐度太低，需要無細(xì)胞系統(tǒng)來“煉金”？不同的問題，不同的解法。

負(fù)責(zé)技術(shù)支持的小秦，每天接到的電話里，有一半是這類求助?！袄蠋?，我這個(gè)蛋白做不出來怎么辦？”“老師，我查了文獻(xiàn)說這個(gè)有毒性，能做抗體嗎？”她的回答永遠(yuǎn)是同一句：“先把序列發(fā)我，我們一起看看它‘難’在哪兒。”

然后，是老王看結(jié)構(gòu)，老韓看免疫原性，老趙看表達(dá)路徑。一群人圍著一張序列圖，像刑偵專家分析現(xiàn)場(chǎng)一樣，找出那個(gè)卡住的地方。最后落到紙面上的方案，可能是VLP加耐受誘導(dǎo)，可能是無細(xì)胞表達(dá)加兩步純化，也可能是一整套從頭設(shè)計(jì)的表達(dá)載體。

這不是流水線作業(yè)。這是一個(gè)一個(gè)拆解問題的過程。

小趙那個(gè)卡了半年的膜蛋白，最后也進(jìn)了優(yōu)品的項(xiàng)目清單。

老王看了一眼序列，說：“四次跨膜，適合走VLP?！崩享n算了算免疫周期，說：“這個(gè)結(jié)構(gòu)，免疫耐受得提前做，否則容易出交叉反應(yīng)?！崩馅w翻了翻表達(dá)記錄，說：“之前有類似的，無細(xì)胞做出來過，可以參考?！?/p>

三個(gè)月后，小趙收到了那支抗體。隨箱附的質(zhì)檢報(bào)告里，除了常規(guī)的ELISA效價(jià)，還有一頁特別的說明：“本抗原采用VLP技術(shù)制備，保留了天然跨膜構(gòu)象。建議IHC固定液用4% PFA，甲醇可能影響染色。”

他盯著那行小字看了很久。然后打開冰箱，取出存了半年的組織芯片，開始做第一次染色。

有些蛋白生來難纏，但好在，有人愿意陪著你，一個(gè)一個(gè)拆解。