155085
当前位置: 首页   >  课题组新闻   >  祝贺 | 课题组开发的谷胱甘肽和黏度双锁响应荧光探针实现肝细胞癌成像和手术导航
祝贺 | 课题组开发的谷胱甘肽和黏度双锁响应荧光探针实现肝细胞癌成像和手术导航
发布时间:2024-09-12


1. 引言:

肝细胞癌HCC是一种常见的胃肠道恶性肿瘤疾病,具有起病隐匿、早期诊断率低、转移率和复发率高的特点。研究表明,HCC涉及一系列由多种生物标志物异常改变引发的生化事件。其中之一是HCC细胞中异常高的谷胱甘肽GSH浓度。这是由于HCC细胞中调节性 γ -谷氨酰半胱氨酸合成酶重亚基和谷胱甘肽合成酶升高,最终导致谷胱甘肽水平升高此外,HCC与氧化应激密切相关,氧化应激损害溶酶体降解,导致溶酶体内蛋白质异常积聚,溶酶体粘度显著增加。显而易见,GSH和溶酶体黏度是HCC早期诊断的重要生物标志物。然而,传统的血清学、影像学和肝脏穿刺活检诊断存在灵敏度低、分辨率差、迟滞等问题,难以在早期准确发现HCC。

荧光成像具有优异的时空分辨率、高灵敏度和毫秒成像时间等优点,是一种理想的肿瘤标志物检测方法。目前,大多数肿瘤成像的荧光探针是针对单一生物标志物构建的可能会产生“假阳性”信号,降低肿瘤检测的准确性和灵敏度。为了解决这些问题,具有双锁响应模式的荧光探针近年来得到了广泛的应用。它可以被两种肿瘤标志物依次激活,不仅可以显著减少假阳性信号干扰,提高空间分辨率和灵敏度,还可以显著提高早期肿瘤诊断的准确性。此外,在高精度双锁探针和高时空分辨率荧光成像显微镜的支持下,还能准确区分肿瘤组织和正常组织,实现成像引导下的肿瘤根治性切除,显著提高患者生存率。

2. 成果简介:

基于以上背景,山东师范大学唐波教授/李平教授课题组建立了一种GSH-粘度双锁级联响应荧光探针PG-V。PG-V具有良好的光物理性能和生物相容性,能有效区分肝癌细胞和正常细胞,具有较高的信噪比。利用PG-V,成功完成了小鼠肝癌的成像和荧光成像引导下的肝肿瘤切除该成果以“Glutathione and Viscosity Double-Locked Response Fluorescent Probe for Imaging and Surgical Navigation of Hepatocellular Carcinoma”为题发表在国际杂志Chemical Communications上。山东师范大学张雯副教授为本文的第一作者,山东师范大学李平教授和唐波教授为论文共同通讯作者。

我们设计并合成了GSH粘度序列激活荧光探针PG-V。探针结构采用二硫键GSH的识别基元和粘度响应转子进行策略设计。当GSH存在时,二硫键被破坏,释放出羟基暴露的PG-OH。然后,随着环境粘度的增加,分子内旋转受到限制,PG-V的荧光强度显著增强。因此,成功地实现了GSH和粘度级联识别的荧光开启检测平台。探针PG-V具有灵敏度高、选择性好、响应时间快、生物相容性好等特点。利用PG-V的高信噪比照射肿瘤组织,实现活体小鼠肝癌的成像和成像引导下的肝肿瘤切除。综上所述,我们提出的GSH-粘度双锁级联激活成像策略在HCC的精确诊断和治疗中具有很大的应用潜力。

3. 图文解说:

 

1 PG-V的光物理性质。(A)PG-V的发光机理和化学结构。(B)PG-V在10 mM PBS缓冲液、200 μM GSH、85%甘油和200 μM GSH与85%甘油共存环境下的荧光响应。(C)不同黏度环境下PG-V在GSH存在下的荧光响应。(D)PG-V的荧光随时间变化过程。(E)PG-V对各种活性氧、RNS、金属离子和氨基酸的荧光响应。(F)PG-V在谷胱甘肽激活后,对各种活性氧、RNS、金属离子和氨基酸的荧光响应。

2 细胞荧光成像实验。(A)用20 µM PG-V、1 mM NEM、1 mM GSH或5 µM地塞米松处理SMMC-7721细胞的荧光图像。(B)图2A的相对荧光强度输出。(C)SMMC-7721细胞与PG-V和细胞器靶向染料共孵育的共定位图像。(D)HL-7702和SMMC-7721细胞的荧光成像。(E)图2D的相对荧光强度输出。

图3 小鼠荧光成像及荧光图像引导下的肿瘤切除术。(A)不同剂量注射剂荷瘤小鼠和正常小鼠的代表性荧光图像。(B)图3A的相对荧光强度输出。(C)注射100 µM PG-V后,小鼠体内随时间变化的荧光成像。(D)图3C的相对荧光强度输出。(E)注射PG-V后,小鼠解剖的主要器官离体荧光图像。(F)PG-V引导下皮下肝细胞癌肿瘤的检测和切除。

4. 全文链接:

全文链接:https://doi.org/10.1039/d4cc03582h



5.TOC