Nature Communications：通过ATP结合盒式糖转运器对深层组织内的天然细菌进行体内生物发光成像

大多数现有的生物发光成像方法只能在体内观察到工程细菌的位置，一般不包括天然细菌的成像。在此，该研究利用细菌特异性的ATP结合盒式糖转运器，通过搭上细菌独特的碳源，将荧光素酶和荧光素内化。通常，合成的生物发光探针由葡萄糖聚合物（GP）、荧光素酶、Cy5和ICG修饰的硅纳米粒子组成，其底物由GP和D-荧光素修饰的硅纳米粒子组成。与运输器发生突变的细菌相比，它们在体外几乎不内化探针（即~2%的吸收率），而各种细菌可以有力地吞噬探针，吸收率高达50%左右。值得注意的是，所开发的策略能够对从细菌性眼底病患者身上收集的含有10种病原体的人类玻璃体进行体外生物发光成像。通过使用这个平台，进一步区分了小鼠的细菌性和非细菌性肾炎和结肠炎。

该研究开发了一种特洛伊木马策略，将荧光素酶和荧光素选择性地、稳定地传递到各种天然细菌中，用生物发光来观察细菌在体内的分布。生物发光作为一种有前途的非侵入性自发光成像方式，指的是由荧光素酶催化的相应荧光素的放热氧化所产生的光子发射。尽管生物发光的前景很好，但由于以下局限性，它几乎无法对共生菌和致病菌进行成像：（1）内源性生物发光只由一些特定的工程菌产生，不适用于大多数天然细菌；（2）外源性生物发光的产生需要细菌ATP的参与，而ATP是通过细菌裂解获得的。用生物发光来观察体内各种天然细菌的一个更简单的方法可能是选择性地将生物发光报告者送入细菌细胞，直接消耗细菌内的ATP，然而由于独特的细菌质膜和细胞壁所带来的静电荷或尺寸障碍，存在技术挑战。有趣的是，20世纪80年代开发的特洛伊木马抗生素策略可以通过细菌的铁输入器将与苷酸结合的抗生素送入细菌细胞质中。受此启发，提出了特洛伊木马BLI策略。

https://www.nature.com/articles/s41467-023-37827-9

转自：“NANO学术”微信公众号

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