Anal. Chem. | 氮还原酶触发的缺氧细胞和组织荧光基团标记

分享一篇发表在Analytical Chemistry上的文章，文章的标题为“Nitroreductase-Triggered Fluorophore Labeling of Cells and Tissues under Hypoxia”，通讯作者是来自韩国浦项科技大学的Sourav Sarkar助理教授和Kyo Han Ahn教授。Kyo Han Ahn教授主要研究方向是生物成像。

缺氧是实体瘤的一个突出特征，表现为组织和细胞供氧不足，由于缺氧会改变细胞代谢并产生对药物治疗的抵抗力，因此缺氧水平的检测在癌症治疗中非常重要。在缺氧的肿瘤微环境中，几种还原酶，如硝基还原酶（NTR）、偶氮还原酶、醌还原酶和细胞色素P450等表达量会提升，因此作者计划开发出一种由硝基还原酶激活的生物偶联探针，从而能够实现对缺氧组织的成像。

作者基于他们最近开发的最近开发的触发-释放-偶联（TRC）平台，设计了NTR触发的原位荧光团标记的流程，并合成了萘亚酰胺骨架的探针MN_NTR。该探针由于硝基的光诱导淬灭效应，最大吸收为350 nm，是非荧光的；而在缺氧和NTR的催化下，对硝基苯甲基离去并经过邻醌化物（o-QM）中间体，与酶进行偶联生成荧光产物。体外实验结果显示探针MN_NTR能够在NADH和NTR的存在下产生荧光。

接下来作者希望评估MN_NTR探针在活细胞内的成像能力。作者选取了HEK 293T和A549细胞，在缺氧处理时加入探针成像，同时设置非缺氧的对照组。结果显示缺氧条件下探针在两种细胞中都能够产生荧光信号，而非缺氧条件下只有十分微弱的信号。此外为了证明作者设想的荧光成像机制，作者同样选择了缺少吗啉盐基团的N_NTR探针重复上述实验，结果显示N_NTR无法形成o-QM中间体，从而几乎没有偶联的荧光信号产生。随后作者使用荧光成像和追踪器研究了MN_NTR的亚细胞定位，确认了其主要定位于线粒体和内质网中。

急性肾损伤（AKI）特征是由于血液循环减少造成的组织缺氧，而NTR是评估组织缺氧易感性的潜在生物标志物。作者应用MN_NTR探针对小鼠AKI模型的肾脏组织进行染色，并通过双光子显微镜成像观察到与对照组织相比，损伤模型中的肾脏组织显示出显著更高的荧光，证明了MN_NTR是通过荧光成像评估药物诱导的肾损伤的有效工具。

总之，作者开发出了一种由NTR激活的生物偶联探针MN_NTR，能够对缺氧组织实现荧光成像，作者希望未来能够将其用于肿瘤组织成像，从而引导实体瘤切除手术。

本文作者：ZBY

责任编辑：ZJ

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.4c01274

文章引用：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.4c01274