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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。
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
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