Angew. Chem. ：聚糖代谢氟标记技术用于活体内肿瘤细胞的可视化及其糖基化水平的原位评估

细胞表面蛋白质的糖基化在许多疾病的发生发展中扮演着十分重要的作用。研究表明，癌细胞表面蛋白质的糖基化相关过程发生了显著改变，这与肿瘤的生长、转移、免疫抑制和耐药性密切相关。如何实现在活体水平上进行实时原位评估肿瘤细胞糖基化水平对于进一步研究糖基化在肿瘤进展中的作用显得至关重要。

近日，厦门大学高锦豪教授/林泓域副教授团队报道了一种选择性标记肿瘤细胞聚糖的策略——聚糖代谢氟标记（MEFLA）。作者设计合成了两种具有不同¹⁹F化学位移的含氟非天然单糖，Ac₄ManNTfe和Ac₄GalNTfa。这两种探针可被肿瘤细胞选择性摄取，随后结合到细胞表面聚糖中。该方法可以对肿瘤细胞进行高效和特异性的¹⁹F标记，进而通过¹⁹F磁共振成像（¹⁹F MRI）实现了对活体内肿瘤细胞的可视化及其糖基化水平的原位评估。

图1. 糖代谢氟标记(MEFLA)对肿瘤细胞的作用机制

作者用A549细胞验证了探针标记肿瘤细胞的特异性（图2）。经两种探针共同处理的A549细胞显示出两种明显的¹⁹F信号，而同样处理的MRC-5细胞显示出微弱的¹⁹F信号。此外，双探针的各自标记效率接近于单一探针的标记效率，表明了各个标记过程的独立性和¹⁹F多通道可视化的可行性。

图2. MEFLA选择性标记A549细胞的19F NMR/MRI分析

作者利用A549荷瘤小鼠进行的活体实验进一步验证了该方法的可行性。作者利用两种探针同时标记小鼠皮下肿瘤，再使用唾液酸苷酶（SA）或N-乙酰-β-葡萄糖苷酶（NAG）原位处理肿瘤。未经糖苷酶处理的对照组小鼠在两个通道中均观察到较强的¹⁹F信号，而SA或者NAG处理组小鼠仅在其中一个通道中观察到较强的¹⁹F信号。离体肿瘤组织¹⁹F NMR分析进一步证实了这一结果。

图3. 经糖苷酶处理后，活体肿瘤¹⁹F MRI和离体肿瘤组织¹⁹F NMR分析

在此基础上，作者进一步利用两种探针监测肿瘤细胞在药物诱导凋亡过程中的糖基化变化。首先用两种探针标记小鼠皮下肿瘤，随后用顺铂进行肿瘤治疗。对照组小鼠两个通道的肿瘤区域均可见较强的¹⁹F信号。随着治疗时间的增加，两个通道中¹⁹F信号在12 h时显著减弱，在24 h时已难以观测到，表明在药物诱导细胞凋亡过程中，肿瘤细胞的糖基化逐渐丢失。离体肿瘤组织的¹⁹F NMR分析进一步证实这一结果。以上结果展现了该类探针在活体内实时评估肿瘤细胞糖基化水平的能力。

图4. 顺铂诱导肿瘤细胞凋亡过程中活体肿瘤¹⁹F MRI和离体肿瘤组织¹⁹F NMR分析

总之，该研究证明了聚糖代谢氟标记策略在活体内可视化肿瘤细胞和原位评估其糖基化水平方面的巨大潜力，有望为进一步开发更有效的活体成像和生物靶标检测方法提供新思路。

论文信息

Glycan Metabolic Fluorine Labeling for In Vivo Visualization of Tumor Cells and In Situ Assessment of Glycosylation Variations

Dongxia Chen, Yaying Lin, Yifan Fan, Lingxuan Li, Chenlei Tan, Junjie Wang, Prof. Hongyu Lin, Prof. Jinhao Gao

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202313753