检测葡萄糖醛酸苷酶活性的近红外荧光探针

开发检测人体代谢酶活性的荧光探针对评估机体处置药物能力、实现临床个性化用药、疾病的早期诊断和及时干预治疗意义重大。基于代谢酶特定的催化反应，国内外学者一直致力于开发其特异性探针底物，以便评估生物体系中特定代谢酶的活性和功能。然而，由于机体各代谢酶种类繁多，代谢环节变化复杂，极大增加了具体代谢酶体内真实功能水平实时监测和可视化的难度。

近日，大连医科大学的马骁驰（点击查看介绍）团队设计并合成了一种可用于检测葡萄糖醛酸苷酶（β -Glucuronidase，GLU）活性的高特异性近红外荧光探针HC-glu，实现了人体组织匀浆、多种肿瘤细胞、小鼠及斑马鱼肠道以及荷瘤小鼠肿瘤组织中GLU的实时监测和可视化分析。

GLU是溶酶体酶家族的一员，在肠道中广泛表达，主要负责一些活性代谢产物的解毒和药物肝肠循环中肠道的重吸收。此外，GLU广泛表达于多种肿瘤组织，参与转移、侵袭等过程，并与肿瘤细胞的增殖和凋亡密切相关，是重要的肿瘤标志物，快速定量检测GLU活性以及实时可视化分析GLU的分布对肿瘤的早期诊断、肿瘤组织轮廓的确认具有重要意义。

近年来，基于比色和荧光方法对GLU酶活性进行检测时有报道。然而，具有糖苷水解功能的酶系众多，底物谱时有重叠，且生物体系中众多具有背景荧光的干扰物质进一步限制了已有GLU探针的体内应用。针对以上问题，马骁驰团队基于GLU的底物结构特征和近红外荧光母体可有效减弱背景荧光干扰的特点，通过将GLU特异性识别基团葡萄糖醛酸与具有近红外发射的荧光团HC相结合，成功设计了基于GLU特异性葡萄糖醛酸苷键水解反应、可用于GLU体内成像的近红外荧光探针HC-glu。

后期研究证实，HC-glu对GLU表现出超高的灵敏性和选择性，可区分人体内多种具有类似水解功能的同功酶（例如α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、α-半乳糖苷酶等）。基于高灵敏、高选择性和近红外的荧光属性，HC-glu可用于人组织匀浆、肿瘤细胞以及小鼠肠道中GLU功能水平的快速检测。此外，HC-glu还成功应用于斑马鱼体内成像，首次揭示了斑马鱼生长发育过程中肠道GLU的分布和功能变化趋势。不仅如此，借助HC-glu，他们成功实现了荷瘤小鼠皮下瘤中GLU的实时、定量可视化监测，更加突显出HC-glu作为近红外的GLU的工具分子在影像导航下的肿瘤切除术中的潜在应用。

这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上，文章的第一作者是硕士研究生金银珠和田象阁，通讯作者为大连医科大学的青年教师冯磊博士和马骁驰教授。

该论文作者为：Yinzhu Jin, Xiangge Tian, Lingling Jin, Yonglei Cui, Tao Liu, Zhenlong Yu, Xiaokui Huo, Jingnan Cui, Chengpeng Sun, Chao Wang, Jing Ning, Baojing Zhang, Lei Feng, Xiaochi Ma

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Highly specific near-infrared fluorescent probe for the real-time detection of β-glucuronidase in various living cells and animals.

Anal. Chem., 2018, 90, 3276, DOI: 10.1021/acs.analchem.7b04813