组成图示
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传感器类型
表面等离子共振(SPR)生物传感器
检测对象
检测对象为雌激素受体α（estrogen receptor alpha, ERα）与雌激素反应元件（estrogen response element, ERE）的特异性结合，以及雌二醇-17β（estradiol-17β, E2）和 ICI 182 780 对 ER 结合/二聚化的调控；样品基质为体外缓冲液（Hepes/NaCl/MgCl2/DTT/Triton X-100 相互作用缓冲液）。
检测原理
该 SPR 传感器以金表面 MUO/MHA 混合自组装单分子层固定 ERE 双链 DNA。ERα 先与 E2 等配体孵育，配体结合诱导受体构象变化并促进其识别 ERE；ERα/ERE 结合使传感器界面质量与折射率改变，引起表面等离子体共振角偏移，BIAcore 2000 以响应单位（RU）实时读出。信号随 ER 结合量增加而升高，抗雌激素 ICI 182 780 可抑制结合。AFM 力谱中，ER 修饰探针与 ER 修饰金表面在 E2 存在下形成 ER 二聚体，回缩时二聚体断裂产生特征锯齿力峰，断裂力随加载率对数线性增加；ICI 182 780 抑制二聚化，峰消失，从而区分激动剂与拮抗剂。
检测灵敏度
原文未报告 LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。
效应效果
该传感器选择性良好：E2 激活的 ERα 在 ERE 通道信号比对照 DNA 高 3.63 ± 0.8 倍；E2 使特异信号较无配体提高 1.7 倍（157 RU 对 91 RU），ICI 182 780 使特异结合降低 1.8 倍。AFM 力谱中，1 nM E2 下超过 90% 力曲线出现特征峰，峰强约 10 pN；无 E2 时多数无峰，ICI 处理后多数无峰，洗涤后约 50% 曲线恢复 3–5 峰，提示抑制可部分逆转。DNA 杂交度为 69.3 ± 6.9%（ERE）和 78.8 ± 6.5%（对照）。作者认为 SPR ERE 芯片可快速无标记预筛潜在雌激素化合物，力谱可互补筛选抑制 ER 二聚化的抗雌激素化合物，适用于激素依赖性癌症治疗初筛。
传感器的构成
- 基底/换能器：玻璃晶圆（glass wafer）/2 nm 铬（Cr）/40 nm 金（Au）SPR 芯片，提供 SPR 换能表面
- 自组装单分子层：11-巯基-1-十一烷醇（MUO）与 16-巯基-1-十六烷酸（MHA）混合 SAM（90:10 mol），提供羧基并降低非特异吸附
- 活化层：EDC/NHS 活化 MHA 羧基，形成 NHS 酯用于共价偶联胺修饰 DNA
- 识别元件：5′-胺修饰寡核苷酸 D1/D4 共价固定，与互补链 C3/C6 杂交形成双链 ERE/对照 DNA
- 封闭/清洗：乙醇胺（ethanolamine）淬灭剩余 NHS 酯；辛基葡糖苷（OG）清洗降低非特异结合
- 信号读出：BIAcore 2000 SPR 仪，以响应单位（RU）监测 ER/ERE 结合
中文摘要
本文报道一种用于潜在雌激素化合物预筛的新型表面等离子共振（SPR）生物传感器，通过构建雌激素受体（ER）特异性 DNA 芯片实现。将携带雌激素反应元件（ERE）的 DNA 单链共价固定于金表面经活化的 16-巯基-1-十六烷酸（MHA）与 11-巯基-1-十一烷醇（MUO）自组装单分子层上，使传感器能够特异、快速、无标记地检测雌激素存在下 ER 与 ERE 的结合。同时，作者利用原子力显微镜力谱研究 ER 自身相互作用，以考察 ER 二聚体形成，该过程被认为是 ER 通过 ERE 激活基因表达所必需。力谱实验证明 ER 二聚化需要雌激素参与。此外，ER/ER 分子间测量为筛选抗雌激素化合物提供了创新工具，这类分子对激素依赖性癌症治疗具有重要意义。
英文摘要
In this paper we describe a new surface plasmon resonance (SPR) biosensor dedicated to potential estrogenic compounds prescreening, by developing an estrogen receptor (ER) specific DNA chip. Through the covalent binding of a DNA strain wearing the estrogen response element (ERE) to an activated 6-mercapto-1-hexadecanoic acid and 11-mercapto-1-undecanol self-assembled monolayer on gold surface, the SPR biosensor allows to detect specifically, quickly, and without any labeling the binding of ER in the presence of estrogen. In parallel, we investigated the ER interaction with itself, in order to study the formation of ER dimer apparently needed to activate the gene expression through ERE interaction. For that, we engaged force spectroscopy experiments that allowed us to prove that ER needs estrogen for its dimerization. Moreover, these ER/ER intermolecular measurements enabled to propose an innovative screening tool for anti-estrogenic compounds, molecules of interest for hormono-dependent cancer therapy.