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大连理工大学孙文教授团队 AFM: 酶激活靶向荧光化学传感器用于长期监测追踪肿瘤细胞的转移和侵袭

时间：2023-08-14 来源：浏览：

大连理工大学孙文教授团队 AFM: 酶激活靶向荧光化学传感器用于长期监测追踪肿瘤细胞的转移和侵袭

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微信号 Chem-MSE

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对于癌症的研究主要集中于诱导肿瘤早期产生的原因及机制研究中，而对于肿瘤转移和侵袭的路径和机制等关注相对较少。因此，结合能够可视化疾病进程且无创的荧光光学成像手段，开发一种能够对肿瘤进行高精度、高时空分辨率及长效追踪的荧光探针可为这一研究提供分子工具。

近日， 大连理工孙文教授团队 报道了一种策略，结合酶识别响应以及荧光标记的方法，对化学传感器进行结构修饰，引入酶的识别基团以及离去基团，淬灭自身荧光；而在目标酶(CYP 1A1)参与反应后，该传感器(DCBEM)发生酶解-重排的级联反应，生成高活性中间体，与CYP 1A1酶实现共价连接，同时荧光恢复，实现荧光“开关”以及长效标记成像的目的。研究结果表明DCBEM在细胞中的保留时间长达36h，活体内的保留时间超过4天。同时，利用DCBEM长效标记酶的优势揭示了相关肿瘤细胞在活体内的转移路径，对于肿瘤研究具有重大意义。该研究成果以“ A Fluorescent Chemosensor for Long-Term Tracking of Cancer Cell Metastasis and Invasion via Enzyme-Activated Anchoring ”为题，发表在 Adv. Funct. Mater . 上。

图1. a）探针 DCBEM 的化学结构以及级联反应示意图；b）DCBEM 在细胞内的识别过程示意图；c）探针 DCBEM 荧光追踪乳腺癌细胞在体内的转移途径。

图2. a）DCBEM与CYP1A1酶反应前后的紫外光谱变化；b）DCBEM与CYP1A1反应前后的荧光光谱变化；c）DCBEM对不同酶和 d）生物分子的荧光强度；e）DCBEM与不同浓度的CYP1A1酶（0 ~ 0.1mg/mL）孵育后的荧光反应；f）DCBEM荧光强度和CYP1A1酶浓度之间的线性关系。

图3. a）DCBEM级联反应结果验证；b）不同细胞系内DCBEM的荧光开启情况；c）不同细胞系内CYP1A1酶的表达水平；d）a图的量化；e）c图的量化；f）b图的量化。

图4. a）分别用DCBEM、商业染料Lyso-red和已报道的CYP1A1酶探针DPCl孵育MC-38细胞2-8 h，收集红色通道荧光；b）DCBEM在细胞内的长滞留实验；c）用白藜芦醇孵育的 MC-38细胞进行CYP1A1酶的成像；d）图c的量化；e）图b的量化。

图5. DCBEM标记的MC-38细胞在小鼠体内的保留时间探究。a）荧光标记MC-38细胞并进行体内荧光追踪的工作流程；b）将DCBEM标记的MC-38细胞皮下注射到小鼠背部，并在96小时内监测荧光变化；c）注射标记细胞的小鼠的组织H&E染色。

图6. 通过荧光成像手段追踪体内癌细胞的转移和侵袭路径。a）体内追踪荧光标记的癌细胞操作方案；b）尾静脉注射DCBEM标记的MC-38细胞不同时间后活体小鼠的体内成像，白色箭头所指的位置为淋巴结；c）注射DCBEM标记的MC-38细胞24小时后，重要器官的荧光图像和荧光组织染色；d）图c中重要器官的荧光定量，其中，1：肠；2：脾；3：心；4：肺；5：肾；6：肝；e）静脉注射DCBEM标记的MCF-7细胞不同时间后活体小鼠的体内成像；f）注射DCBEM标记MCF-7细胞4、10、24小时后，重要器官的荧光图像和荧光组织染色；g）注射DCBE标记的MCF-7细胞24小时后的荧光组织染色；h）图f中重要器官的荧光定量。

该荧光传感器可以长期跟踪标记 CYP 1A1酶同时不影响其催化作用，可以通过荧光成像手段清楚地显示肿瘤的侵袭路径。这对其他酶相关疾病进展的研究具有重要意义，并为可视化癌症转移提供了一种良好的策略。

作者简介

孙文，大连理工大学教授，博士生导师。主要从事生物医用染料的研发工作。主页：http://faculty.dlut.edu.cn/2018011013/zh_CN/index.htm

原文链接

https://doi.org/10.1002/adfm.202304347

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