Our official English website, www.x-mol.net, welcomes your
feedback! (Note: you will need to create a separate account there.)
Quantitative Detection of Cathepsin B Activity in Neutral pH Buffers Using Gold Microelectrode Arrays: Toward Direct Multiplex Analyses of Extracellular Proteases in Human Serum
ACS Sensors ( IF 8.2 ) Pub Date : 2021-09-21 , DOI: 10.1021/acssensors.1c01175 Yang Song 1 , Jestin Gage Wright 1 , Morgan J Anderson 2 , Sabari Rajendran 1 , Zhaoyang Ren 1 , Duy H Hua 1 , Jessica E Koehne 2 , M Meyyappan 2 , Jun Li 1
ACS Sensors ( IF 8.2 ) Pub Date : 2021-09-21 , DOI: 10.1021/acssensors.1c01175 Yang Song 1 , Jestin Gage Wright 1 , Morgan J Anderson 2 , Sabari Rajendran 1 , Zhaoyang Ren 1 , Duy H Hua 1 , Jessica E Koehne 2 , M Meyyappan 2 , Jun Li 1
Affiliation
|
Proteases are critical signaling molecules and prognostic biomarkers for many diseases including cancer. There is a strong demand for multiplex bioanalytical techniques that can rapidly detect the activity of extracellular proteases with high sensitivity and specificity. This study demonstrates an activity-based electrochemical biosensor of a 3 × 3 gold microelectrode array for the detection of cathepsin B activity in human serum diluted in a neutral buffer. Proteolysis of ferrocene-labeled peptide substrates functionalized on 200 × 200 μm microelectrodes is measured simultaneously over the nine channels by AC voltammetry. The protease activity is represented by the inverse of the exponential decay time constant (1/τ), which equals to (kcat/KM)[CB] based on the Michaelis–Menten model. An enhanced activity of the recombinant human cathepsin B (rhCB) is observed in a low-ionic-strength phosphate buffer at pH = 7.4, giving a very low limit of detection of 8.49 × 10–4 s–1 for activity and 57.1 pM for the active rhCB concentration that is comparable to affinity-based enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). The cathepsin B presented in the human serum sample is validated by ELISA, which mainly detects the inactive proenzyme, while the electrochemical biosensor specifically measures the active cathepsin B and shows significantly higher decay rates when rhCB and human serum are activated. Analyses of the kinetic electrochemical measurements with spiked active cathepsin B in human serum provide further assessment of the protease activity in the complex sample. This study lays the foundation to develop the gold microelectrode array into a multiplex biosensor for rapid detection of the activity of extracellular proteases toward cancer diagnosis and treatment assessment.
中文翻译：
使用金微电极阵列定量检测中性 pH 缓冲液中的组织蛋白酶 B 活性：对人血清中细胞外蛋白酶的直接多重分析
蛋白酶是许多疾病（包括癌症）的关键信号分子和预后生物标志物。对能够以高灵敏度和特异性快速检测细胞外蛋白酶活性的多重生物分析技术有着强烈的需求。本研究展示了一种基于活性的 3 × 3 金微电极阵列电化学生物传感器，用于检测在中性缓冲液中稀释的人血清中的组织蛋白酶 B 活性。通过交流伏安法在九个通道上同时测量在 200 × 200 μm 微电极上功能化的二茂铁标记的肽底物的蛋白水解。蛋白酶活性由指数衰减时间常数 (1/τ) 的倒数表示，等于 ( k cat / K M)[CB] 基于 Michaelis-Menten 模型。在 pH = 7.4 的低离子强度磷酸盐缓冲液中观察到重组人组织蛋白酶 B (rhCB) 的活性增强，检测限极低，为 8.49 × 10 –4 s –1活性和 57.1 pM 的活性 rhCB 浓度与基于亲和力的酶联免疫吸附测定 (ELISA) 相当。人血清样品中存在的组织蛋白酶 B 经 ELISA 验证，主要检测非活性酶原，而电化学生物传感器专门测量活性组织蛋白酶 B，并在 rhCB 和人血清被激活时显示出明显更高的衰减率。用人血清中加标的活性组织蛋白酶 B 对动力学电化学测量的分析提供了对复杂样品中蛋白酶活性的进一步评估。本研究为将金微电极阵列发展成为一种用于快速检测细胞外蛋白酶活性对癌症诊断和治疗评估的多重生物传感器奠定了基础。
更新日期：2021-10-22
中文翻译：
使用金微电极阵列定量检测中性 pH 缓冲液中的组织蛋白酶 B 活性：对人血清中细胞外蛋白酶的直接多重分析
蛋白酶是许多疾病（包括癌症）的关键信号分子和预后生物标志物。对能够以高灵敏度和特异性快速检测细胞外蛋白酶活性的多重生物分析技术有着强烈的需求。本研究展示了一种基于活性的 3 × 3 金微电极阵列电化学生物传感器，用于检测在中性缓冲液中稀释的人血清中的组织蛋白酶 B 活性。通过交流伏安法在九个通道上同时测量在 200 × 200 μm 微电极上功能化的二茂铁标记的肽底物的蛋白水解。蛋白酶活性由指数衰减时间常数 (1/τ) 的倒数表示，等于 ( k cat / K M)[CB] 基于 Michaelis-Menten 模型。在 pH = 7.4 的低离子强度磷酸盐缓冲液中观察到重组人组织蛋白酶 B (rhCB) 的活性增强，检测限极低，为 8.49 × 10 –4 s –1活性和 57.1 pM 的活性 rhCB 浓度与基于亲和力的酶联免疫吸附测定 (ELISA) 相当。人血清样品中存在的组织蛋白酶 B 经 ELISA 验证，主要检测非活性酶原，而电化学生物传感器专门测量活性组织蛋白酶 B，并在 rhCB 和人血清被激活时显示出明显更高的衰减率。用人血清中加标的活性组织蛋白酶 B 对动力学电化学测量的分析提供了对复杂样品中蛋白酶活性的进一步评估。本研究为将金微电极阵列发展成为一种用于快速检测细胞外蛋白酶活性对癌症诊断和治疗评估的多重生物传感器奠定了基础。
京公网安备 11010802027423号