靶向AD患者脑内Tau和Aβ纤维D-A-D结构近红外荧光探针的研究

阿尔茨海默氏病（AD）是最常见的痴呆类型，占总痴呆比例的60-80%，是一种与年龄相关、进行性发展的不可逆神经退行性疾病，临床表现为记忆缺失、进行性智力退减、语言障碍、人格和行为改变等，最终影响日常生活。在我国，随着人口老龄化问题的加剧，AD患者不断攀升，给医疗及社会经济带来严重的负担。目前，确切的AD致病机理还在进一步研究中，解决AD的关键问题在于早期诊断，从而能在发生神经元不可逆性损伤之前对疾病进行干预。细胞外沉积的Aβ斑块和细胞内大量的神经纤维缠结NFT被认为是AD的两大病理学特征，受到广泛的关注。特别是Tau纤维被认为和痴呆的严重程度具有更好的线性相关性。近红外荧光成像相比于核医学成像操作简便、价格低廉，尤其在体外的药物筛选以及检测中呈现出巨大的优势。

图1. DADNIRs的设计思路及结构图

近日，北京师范大学的崔孟超（点击查看介绍）团队和武汉大学的梁毅（点击查看介绍）团队报道了具有D-A-D结构的近红外探针DADNIR-2，可用于检测AD脑内的Tau纤维和Aβ斑块（图1）。该类探针都具有平面刚性结构，形成强ICT效应推动荧光发射波长红移。同时，得益于这种平面结构，分子探针能够识别并特异性与蛋白质纤维的疏水空腔相互作用。此外，分子的骨架长度也对探针能否选择性识别Tau蛋白有重要贡献。该研究通过一步Knoevenagel反应，合成了具有不同骨架长度的荧光分子探针。利用体外荧光饱和结合实验定量测定了探针和蛋白质的亲和力，骨架长度为17.91 Å的化合物DADNIR-2在体外与Tau和Aβ聚集体具有很好的活性（K_d 值分别为0.41 nM和1.04 nM）并且对Tau蛋白具有一定的选择性。体外的荧光染色和免疫染色表明，DADNIR-2可以标记AD病人脑内的神经纤维缠结和Aβ斑块（图2）。小鼠生物分布实验表明，DADNIR-2能够有效穿过正常小鼠的血脑屏障，可用于活体成像研究。神经细胞毒性实验和体内荧光染色实验也进一步表明，DADNIR-2是一种非常有潜力的可应用于神经纤维缠结和Aβ斑块诊断的近红外荧光探针。

图2. DADNIR-2的荧光染色图。（A）和（B）分别为不同AD病人脑中的Aβ斑块；（C）和（D）分别为不同AD病人脑中的神经纤维缠结。

近年来，关于Tau蛋白识别的近红外荧光探针得到了广泛的关注和快速的发展。该工作中所报道的探针合成简单且具有更好的蛋白质亲和力和一定的选择性，但通过化学修饰，进一步提高探针对Tau的选择性还在进行中。这一成果近期发表在Chemical Communications 上，论文的第一作者为北京师范大学化学学院的硕士研究生李钰莹。

该论文作者为：Yuying Li, Kan Wang, Kaixiang Zhou, Wentao Guo, Bin Dai, Yi Liang, Jiapei Dai and Mengchao Cui

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Novel D–A–D based near-infrared probes for the detection of β-amyloid and Tau fibrils in Alzheimer's disease

Chem. Commun., 2018, 54, 8717, DOI: 10.1039/C8CC05259J

崔孟超博士简介

崔孟超，北京师范大学化学学院副教授、博士生导师，放射性药物教育部重点实验室副主任；2011年于北京师范大学取得博士学位（导师刘伯里院士），2009年至2011年在日本京都大学药学研究科博士联合培养，2011年8月起就职于北京师范大学。

崔孟超研究领域是面向疾病早期诊断的放射性药物研究，在AD脑内Aβ斑块和Tau蛋白分子探针的设计、制备及评价方面取得了系列创新性成果：报道了多种具有临床应用潜力的显像剂，其中两个通过解放军总医院伦理审查，进入人体试验阶段；创新性地通过结构变化来调控探针荧光性质，发展了灵敏度很高的Aβ荧光探针，实现了产品转化；突破传统认知，首次报道了柔性Aβ显像剂，拓展了新的研究方向；已发表SCI论文60余篇，曾获评北京市优秀博士论文及肖伦青年科技奖。

http://www.x-mol.com/university/faculty/8987

梁毅教授简介

梁毅，武汉大学生命科学学院二级教授、博士生导师；1998年于武汉大学取得博士学位，1998年至2000年在中国科学院生物物理研究所生物大分子国家重点实验室从事博士后研究（导师邹承鲁院士），2001年1月起就职于武汉大学；现任中国生物化学与分子生物学会理事、中国生物化学与分子生物学会酶学专业委员会常务委员、中国生物物理学会生物微量元素分会副秘书长、中国生物物理学会分子生物物理分会理事。

梁毅的主要研究方向为蛋白质结构与功能、疾病的分子基础，重点研究神经退行性疾病相关重要蛋白质朊病毒蛋白、Tau蛋白和SOD1等的翻译后修饰、错误折叠及其致病机制，在蛋白质折叠/错误折叠的机制及其质量控制研究领域取得了一系列重要成果；在相关领域发表SCI论文70余篇，作为第一完成人获得湖北省自然科学奖二等奖1项，获得湖北省优秀博士学位论文指导教师奖1项。

http://www.x-mol.com/university/faculty/49943