刘志洪&毛志强& Jong Seung Kim Angew.：荧光探针用于阿尔茨海默病脑中ONOO-的成像检测！|刘志洪|探针|武汉大学|荧光|阿尔茨海默|阿尔茨海默病

研究内容

过氧亚硝酸盐(ONOO-)在阿尔茨海默病(AD)中起关键作用，而ONOO-和AD之间的关联暂不明确。

为了揭示AD大脑中的ONOO-流入，湖北大学、武汉大学刘志洪教授、湖北大学毛志强副教授和高丽大学Jong Seung Kim教授通过结构调制策略设计了可激活的活性荧光探针Rd-DPA3。利用ONOO-引发新型化学触发的两步级联反应，Rd-DPA3在0.3 mM其他ROS和各种蛋白质中特异性响应ONOO-，伴随着强烈的荧光增强(F/F0=50)。活体实验进一步说明AD小鼠大脑中天然ONOO-的年龄依赖性积累。相关工作以“An Activity-Based Fluorescent Probe for Imaging Fluctuations of Peroxynitrite (ONOO-) in the Alzheimer's Disease Brain”为题发表在国际著名期刊Angewandte Chemie International Edition上。

研究要点

要点1.作者设计了一种ONOO激活的近红外发射探针Rd-DPA3，旨在研究过氧亚硝酸盐与AD之间的复杂关系，实现AD进展的体内诊断和评估。通过分子设计和优化，利用ONOO诱导的4,4'-氮杂二苯二酚与新设计的NIR发射Rhodol荧光团的两步级联反应，提出了“双锁一键”基于活性的荧光探针Rd-DPA3，用于ONOO-成像。

要点2.基于4,4'-氮杂二基二苯酚和ONOO-的比活反应，Rd-DPA3对ONOO-表现出优异的选择性。凭借Rhodol的小分子结构和可调节的亲脂性，该探针还被赋予了优异的BBB穿越能力，非常适合在体内监测AD脑中ONOO-的波动。

要点3.凭借线粒体靶向能力，Rd-DPA3可以有效监测氧化应激期间脑细胞中细胞内ONOO水平的变化。由于NIR发射和出色的血脑屏障(BBB)穿越能力，Rd-DPA3能够在体内对脑ONOO-流入进行成像，进一步说明AD小鼠大脑中天然ONOO-的年龄依赖性积累。

这项工作揭示了Rd-DPA3将有利于AD的诊断、治疗评估和潜在的发病机制研究。

研究图文

图1. ONOO-激活荧光探针的设计。使用NIR荧光探针RdDPA3实时成像和监测阿尔茨海默病大脑中ONOO-波动的工作示意图。

图2. Rd-DPA3对ONOO-的光谱响应。

图3. 细胞内ONOO-的成像。

图4. AD细胞模型中ONOO-的监测。

图5. AD小鼠中ONOO-的体内成像。

图6. ONOO-在衰老相关AD小鼠中的体内成像。

文献详情

An Activity-Based Fluorescent Probe for Imaging Fluctuations of Peroxynitrite (ONOO-) in the Alzheimer's Disease Brain

Pengzhan Wang, Le Yu, Jiankang Gong, Jianhua Xiong, Soyu Zi, Hua Xie, Fan Zhang, Zhiqiang Mao,* Zhihong Liu,* Jong Seung Kim*

Angew. Chem. Int. Ed.

DOI: 10.1002/anie.202206894

作者简介

刘志洪，武汉大学“珞珈特聘”教授，博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者。1996年获大连理工大学工学学士学位；2001年获武汉大学分析化学专业理学博士学位。2002-2003年武汉大学生命科学院微生物遗传学博士后；2006-2007年Ohio State University化学生物学博士后，2010年香港理工大学访问学者。2004年晋升副教授，2010年晋升教授，2011年入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”，2016获国家杰出青年科学基金，2017年入选科技部“创新人才推进计划”，2018年入选“万人计划”科技领军人才。

探索性地提出了一系列上转换荧光分子及纳米材料的制备和表面功能化新策略，建立了一批适于复杂生物样品体内、体外分析的快速、高灵敏、高特异性检测方法和探针，被国际同行评价为“可望为生物医学检测带来革命性的变化”（Nano Today, 2012, 7, 532）。近5年来在JACS, Angew Chem Int Ed, Anal Chem等期刊发表SCI论文50余篇，SCI他引逾2000次，参编学术专著3部。

以肿瘤和神经性疾病为目标，围绕疾病诊断、治疗及相关生物过程的化学机制，利用前期所建立的各个方法平台，开展以下三项工作：1）疾病标志分子的体外快速均相检测，发展临床现场和床边诊断（point-of-care testing, POCT）新技术; 2）疾病相关生物分子的体内和胞内实时监测与成像；3）基于小分子及纳米材料的药物输运、控制释放和多模式联合治疗体系构建。

毛志强，副教授，硕士生导师，2017获得武汉大学分析化学博士，2018年入职湖北大学化学化工学院。专业分析化学，研究方向为分子荧光成像分析、肿瘤诊疗一体化研究。主持国家自然科学基金2项，湖北省自然科学基金1项，发表SCI论文二十余篇，其中以第一作者/通讯作者在Chemical Science，Analytical Chemistry，ACS Sensors等期刊发表SCI论文12篇。