聚集誘導(dǎo)發(fā)光喹啉腈染料前沿應(yīng)用研究取得系列新進(jìn)展
近期，我?；瘜W(xué)與分子工程學(xué)院、教育部前沿科學(xué)中心朱為宏教授、王琪副教授課題組在聚集誘導(dǎo)發(fā)光染料的前沿基礎(chǔ)和應(yīng)用研究中取得了重要進(jìn)展，相關(guān)階段性研究成果分別發(fā)表在《先進(jìn)材料》和《先進(jìn)功能材料》。
酶是一類具有催化作用的生物大分子，參與生物體內(nèi)幾乎所有的生化反應(yīng)，維持細(xì)胞新陳代謝的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，人體中特定酶活性的異常與諸多病理過(guò)程密切相關(guān)。精準(zhǔn)醫(yī)療領(lǐng)域，特別是針對(duì)直接監(jiān)測(cè)酶的活性有助于揭示酶在疾病形成過(guò)程中的作用，對(duì)相關(guān)疾病的早期診斷和快速評(píng)估具有重要意義。高性能聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）染料在針對(duì)酶激活生物成像檢測(cè)領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
圖1. 自噬探針QM-GFTN與Atg4B酶反應(yīng)后熒光增強(qiáng)，達(dá)到檢測(cè)細(xì)胞自噬的示意圖。酶切效果驗(yàn)證及選擇性表征。
自噬是細(xì)胞進(jìn)化中的一條胞內(nèi)降解的途徑，參與了很多重要的生理和病理過(guò)程，自噬的檢測(cè)對(duì)疾病的診斷和監(jiān)控相關(guān)生理病理過(guò)程具有重要的意義。然而既往的自噬檢測(cè)方法無(wú)法同時(shí)滿足簡(jiǎn)便、實(shí)時(shí)、特異性強(qiáng)的自噬檢測(cè)要求。針對(duì)這一問(wèn)題，作者在AIE染料喹啉腈衍生物QM-COOH中，引入自噬通路下游關(guān)鍵蛋白酶Atg4的水溶性底物氨基酸鏈，開(kāi)發(fā)了酶激活型AIE自噬檢測(cè)探針QM-GFTN。利用酶切調(diào)控?zé)晒鈱?duì)自噬過(guò)程的應(yīng)答過(guò)程，實(shí)現(xiàn)熒光從“off”到“on”的轉(zhuǎn)變，建立熒光強(qiáng)度與自噬發(fā)生的正向關(guān)聯(lián)，達(dá)到簡(jiǎn)便、專一、高靈敏的熒光激活性自噬檢測(cè)。該工作以題為“Monitoring Autophagy with Atg4B Protease-Activated Aggregation-Induced Emission Probe”的研究性文章在《Advanced Functional Materials》上發(fā)表。
圖2 雙親性AIE探針QM-HSP-CPP實(shí)現(xiàn)對(duì)胰腺癌的檢測(cè)
胰腺癌是惡性腫瘤之一，五年生存率低于8%。開(kāi)發(fā)準(zhǔn)確、可靠的診斷技術(shù)對(duì)胰腺癌治療非常關(guān)鍵。針對(duì)組織蛋白酶E（CTSE）在胰腺癌中過(guò)表達(dá)，并且可以特異性切斷肽鏈Ala-Gly-Phe-Ser-Leu-Pro-Ala-Lys-Arg （HSP）。在該工作中，作者以早期發(fā)展的AIE母體喹啉腈（QM）衍生物QM-COOH作為熒光報(bào)告基團(tuán)，引入組織蛋白酶E（CTSE）響應(yīng)的肽鏈HSP以及水溶性的穿膜肽（Arg8，CPP），構(gòu)建了雙親性激活型AIE探針QM-HSP-CPP，并實(shí)現(xiàn)了從細(xì)胞、人體組織以及小鼠模型三個(gè)層面對(duì)胰腺癌進(jìn)行了可視化熒光診斷。相關(guān)工作以題為“An Enzyme-Activatable Aggregation-Induced-Emission Probe: Intraoperative Pathological Fluorescent Diagnosis of Pancreatic Cancer via Specific Cathepsin E”發(fā)表在Advanced Materials期刊上（Adv. Mater.2021，DOI：10.1002/adma.202107444）。
上述工作由碩士研究生呂妍婷、博士生朱志榮等完成，并得到了田禾院士、朱為宏教授以及王琪副教授的悉心指導(dǎo)，同時(shí)得到了上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院陳曉炎醫(yī)生的大力支持。該研究成果得到了材料生物學(xué)與動(dòng)態(tài)化學(xué)教育部前沿科學(xué)中心、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、上海市重大專項(xiàng)、上海市科研創(chuàng)新計(jì)劃等項(xiàng)目資金的支持。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202108571
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202107444
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