背景介绍
成纤维细胞活化蛋白（FAP）是一种属于丝氨酸蛋白酶家族的表面糖蛋白，具有肽酶和明胶酶催化活性，可重塑细胞外基质。其在大多数正常人体组织中不表达，但在相关的病变组织（如动脉粥样硬化、纤维化、肿瘤等）中浓度明显增高。而一些与FAP相关的慢性疾病（如肝硬化）发病周期较长，因此对细胞和生物活体内FAP的长时间成像检测意义重大。迄今为止，基于破坏Pro-Xxx多肽底物的FAP响应性荧光探针已报道较多，但其不可或缺的外部激发光源会导致生物体自发荧光及荧光探针漂白，从而限制了其进一步的应用。与之相比，生物发光技术无须外加光源可有效避免上述缺陷。
同时，FAP响应型生物发光探针已有报道。但遗憾的是，已报道的生物发光探针成像时间较短，难以实现长期监测FAP的波动及评估其抑制剂的效力。因此，亟需开发出一种新型生物发光探针用于对FAP持续性成像。
近期，长沙理工大学杨荣华教授、杨盛副教授及周怡波博士团队报道了一种基于两亲性嵌段共聚物的生物发光探针用于长时间成像成纤维细胞活化蛋白。相关成果以“Long-LastingBioluminescenceImagingoftheFibroblastActivationProteinbyanAmphiphilicBlockCopolymer-BasedProbe”为题发表在国际化学权威杂志AnalyticalChemistry上（DOI:10./acs.analchem.0c）。该工作由长沙理工大学化学与食品工程学院硕士生尹柯仪完成，得到了国家自然科学基金等项目的支持。
研究的主要内容介绍
传统生物发光探针由荧光素与识别单元共价结合所构成，响应目标物后所产生的荧光素底物很容易被降解，且会很快被生物体排出，使得生物发光时间较短。本工作构建活性肽连接的两亲嵌段共聚物，通过内部包载荧光素形成生物发光纳米探针(PABC)。与常规的共价萤光素探针不同，由于嵌段共聚物隔离萤光素与萤光素酶，使纳米探针处于“关闭”状态。进入细胞后，FAP可切割共聚物活性肽的Pro和Ala之间的酰胺键，破坏嵌段共聚物，从而裂解纳米探针释放荧光素以进行进一步酶促反应而发光。由于该胶束的高负载能力，导致荧光素的释放缓慢而持续。在萤光素酶和其他辅助因子（例如ATP，O2和Mg2+）的作用下，游离的萤光素被催化转化为氧化萤光素而发光，从而实现对FAP的可持续性成像（图1）。通过实验我们发现，PABC孵育的细胞在30min后发出荧光，并在min后其荧光强度可保持58%，而单独孵育荧光素的细胞30min后荧光强度急剧降低（图2）。同样，通过原位注射PABC，小鼠肿瘤部位荧光强度逐渐增强，在1.5h达到最大值，并可持续保持强度约1.5h。而单独注射荧光素的小鼠其荧光强度在1.5h后几乎检测不到。此结果证明了PABC可有效延长生物发光成像时间，从而对目标物FAP进行持续性生物发光成像。图1.基于两亲嵌段共聚物的生物发光纳米探针对FAP持续性成像示意图。图2.PABC及荧光素在荧光素酶转染的MDA-MB-细胞中对FAP成像。图3.PABC及荧光素在小鼠活体内对FAP成像。
小结
本研究工作设计并构建了一种新型基于嵌段共聚物的生物发光纳米探针，利用类药物缓释效果，可大幅度延长生物发光时间。基于此，该纳米探针可实现活细胞和生物体内FAP的持续性生物发光成像。同时，通过改变活性识别位点，该策略可设计多种不同生物发光探针用于不同疾病标记物的可持续性荧光成像。本研究工作的提出，为生物发光探针的设计开辟了新的思路，为相关疾病的诊断提供新的工具。本公司为了服务科研工作者，特推出科研测试及科研绘图服务有需要的可以联系我们哦！
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