用于肿瘤靶向成像的Legumain特异性近红外荧光探针

Legumain (Lgmn）是一种属于半胱氨酸蛋白酶C13家族的天冬酰胺内切酶，主要存在于哺乳动物细胞的溶酶体中，与常规蛋白的分解代谢紧密相关。在正常生理作用下，Lgmn与炎症性疾病如动脉粥样硬化、中风和癌症等密切相关。它在大多数肿瘤中过表达，其中包括乳腺肿瘤、结肠肿瘤、前列腺肿瘤以及中枢神经系统肿瘤等。因此，Lgmn的表达水平可以作为癌症诊断的重要指标。近日，中国科学技术大学的梁高林（点击查看介绍）团队设计了一种新型的近红外（NIR）纳米探针1用于检测Lgmn。

目前为止，已经报道用于Lgmn检测的手段有质谱分析、免疫蛋白组分析、磁共振成像以及荧光成像。相比其他方法，荧光具有非侵入性、实时性、高灵敏性等优点。其中，近红外荧光具有很强的组织穿透能力、低荧光背景和光损伤等优点。尽管小分子探针很容易制备并且易被细胞摄取，但是存在信号放大倍数低、容易被细胞清除的问题。相比之下，纳米荧光探针在增加信号放大倍数、延长保留时间等方面具有更多优势。

基于之前的研究，中国科学技术大学的研究团队开发的NIR纳米探针1-NPs可以很好地实现Lgmn检测（图1）。探针化合物1包含如下几种原件：一个双硫键保护的Cys、一个Lgmn作用的底物肽链AAN以及一个Lys侧链氨基上用于提供NIR信号的Cy5.5基团。当还原剂存在时，探针1上的双硫键被还原，从而暴露出1,2-氨基巯基基团，它很快与CBT发生点击缩合反应而得到两亲性的环状低聚物（主要是二聚体），这些低聚物通过分子间相互作用自组装形成纳米粒子（1-NPs），导致Cy5.5基团的荧光淬灭，其荧光强度降低到原来的1/7.3。在Lgmn酶的作用下，1-NPs解组装形成新的单体（1-D-Cleaved），荧光强度增强到之前的4.3倍。

图1. 图解近红外荧光探针1还原缩合形成纳米粒子以及Lgmn控制的解组装过程，伴随荧光强度“On”-“Off”-“On”的变化

该探针1-NPs的荧光打开过程成功地应用于体外和细胞中Lgmn酶的NIR检测以及小鼠体内HCT-116肿瘤的NIR成像。根据体外、体内研究结果，NIR探针1-NPs有望成为一种新的肿瘤靶向显现试剂并用于日常临床研究应用。这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上，文章的第一作者是中国科学技术大学的硕士研究生赵悦。

该论文作者为：Yue Zhao, Zijuan Hai, Hongyong Wang, Lanhong Su and Gaolin Liang

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Legumain-Specific Near-Infrared Fluorescence “Turn On” for Tumor-Targeted Imaging

Anal. Chem., 2018, 90, 8732, DOI: 10.1021/acs.analchem.8b02704

导师介绍

梁高林

http://www.x-mol.com/university/faculty/14777