安徽大学海子娟副教授课题组Chem. Biomed. Imaging | 靶向巨噬细胞和过氧化氢响应的荧光探针用于活体炎症成像

英文原题：Macrophage-Targeting and Hydrogen Peroxide-Responsive Fluorescent Probe for Imaging of Inflammation In Vivo

通讯作者：海子娟，安徽大学物质科学与信息技术研究院；施翔，安徽医科大学药学院

作者：Menglin Tao (陶孟琳), Minghui Wang (王明辉), CuiCui Jiang (蒋翠翠), Wenbin Liu (刘文彬), Wujuan Zhu (朱吴娟), Xiang Shi* (施翔), Zijuan Hai* (海子娟)

背景介绍

炎症是一个动态的损伤、抵抗和修复的过程，这通常是对身体有益的。一旦这种动态平衡被打破，不受控制的免疫反应导致许多疾病，如动脉粥样硬化、肥胖、肝纤维化、炎症性肠病、癌症等。因此监测炎症反应对于后续疾病的诊断、药物筛选和靶向治疗有着重大意义。炎症反应主要发生在巨噬细胞中，靶向巨噬细胞的分子探针对炎症的成像更敏感，更特异。据我们所知，只有极少数探针有靶向巨噬细胞的能力，所以靶向巨噬细胞监测炎症动态是迫切需要的。

文章亮点

近日，安徽大学海子娟副教授课题组在Chemical & Biomedical Imaging上发表了一种靶向巨噬细胞和过氧化氢（H2O2）响应的荧光探针用于活体炎症成像的研究。文章中重点设计了一种近红外荧光探针BOH-HCy-Man用于活体内炎症成像。BOH-HCy-Man分为三个部分(图1a)：(1)苯基硼酸(BOH)是H2O2响应部分；(2)半花菁染料(HCy)是荧光信号部分；(3)α-D-甘露糖苷(Man)是靶向巨噬细胞部分。借助于巨噬细胞上的甘露糖受体，BOH-HCy-Man可以进入巨噬细胞并在巨噬细胞内富集。然后，巨噬细胞中丰富的H2O2可以特异性地消除BOH-HCy-Man上的BOH释放出游离的HCy伴随着荧光信号的激活(图1b)。不含靶向巨噬细胞基团的BOH-HCy为对照探针。

图1.(a)荧光探针BOH-HCy-Man用于巨噬细胞炎症成像的示意图。(b)BOH-HCy-Man与过氧化氢的反应机理。

体外荧光性质：在磷酸盐缓冲溶液中，20 μMBOH-HCy-Man或BOH-HCy在500 μM H2O2的作用下，荧光强度分别增强了19.1或10.2倍(图2a)。BOH-HCy-Man或BOH-HCy的荧光强度随H2O2浓度的增加（0-50 μM）呈线性增加(图2b-d)，检出限(LOD)分别为0.70 μM或1.75 μM。因此，BOH-HCy-Man比BOH-HCy具有更高的灵敏度。在其他活性氧作用下，BOH-HCy-Man或BOH-HCy的荧光强度并没有明显的增加（图2e-f）。因此，BOH-HCy-Man和BOH-HCy具有很好的选择性。    

图2. (a-c) BOH-HCy-Man和 BOH-HCy与H2O2孵育后的荧光光谱；(d) BOH-HCy-Man和 BOH-HCy的检出限；(e-d) BOH-HCy-Man和 BOH-HCy的选择性测试。

细胞和体内实验：鼠源巨噬细胞（RAW264.7）在佛波醇（PMA）的刺激下会产生大量内源的H2O2。细胞荧光成像图可以看出，PMA+ BOH-HCy-Man组和PMA+ BOH-HCy组的红色荧光强度分别是BOH-HCy-Man组和BOH-HCy组的4.9倍和3.1倍（图3左）。用甘露糖处理的Man + PMA + BOH-HCy-Man组的红色荧光降低了2.8倍。脂多糖(LPS)可以通过激活巨噬细胞和中性粒细胞诱导急性炎症。小鼠实时荧光成像图可以看出，LPS处理的炎症组的红色荧光信号在1小时达到最强，随后在3小时内逐渐降低（图3右）。LPS+ BOH-HCy-Man组和LPS+ BOH-HCy组的红色荧光强度分别是BOH-HCy-Man组和BOH-HCy组的3.2倍和2.4倍。用甘露糖处理的LPS + Man + BOH-HCy-Man组的红色荧光降低了2.1倍。以上数据表明，BOH-HCy-Man和BOH-HCy适合于巨噬细胞和体内炎症的成像，而BOH-HCy-Man由于具有靶向巨噬细胞的能力比BOH-HCy更灵敏。

图3. 左图为细胞荧光成像图；右图为动物荧光成像图。

总结/展望

发展了一种靶向巨噬细胞的荧光探针BOH-HCy-Man用于炎症中过氧化氢的成像。借助于靶向巨噬细胞的能力，在巨噬细胞中BOH-HCy-Man比BOH-HCy的荧光灵敏度高1.6倍，在活体内的炎症模型中BOH-HCy-Man比BOH-HCy的荧光灵敏度高1.3倍。我们期望BOH-HCy-Man将成为炎症相关疾病早期诊断的有力工具。

相关论文发表在高质量期刊Chemical & Biomedical Imaging上，安徽大学硕士研究生陶孟琳为文章的第一作者，海子娟副教授为通讯作者。

转自：“ACS美国化学会”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！