自组装-香豆素 I 成纤维细胞激活蛋白指导香豆素准分子的形成-尹教授-科易网技术创新

自组装-香豆素 I 成纤维细胞激活蛋白指导香豆素准分子的形成

化学技术生物技术

尹教授 2022-09-19 641

研究进展：近些年来荧光成像已被用于肿瘤诊断和手术之中。迄今为止，已经探索了各种“开启”策略来制备可激活荧光探针，如荧光能量共振转移（FRET）、分子内电荷转移（ICT）、聚集诱导发射（AIE）、和准分子形成。其中，准分子形成方法在荧光成像中显示出独特的优点，例如：单体及其准分子的双波长发射可用于定量分析；大斯托克斯位移提供了高信号背景对比度。

在多环芳香族荧光团，例如蒽、芘、和香豆素等能够在其固态或高浓度溶液中由于聚集引起的猝灭（ACQ），准分子通常是非荧光的，因此严重限制了它们在水溶液中的应用。虽然此前的研究已展示出在DNA、聚合物或超分子主体分子装载荧光团以规避ACQ。但开发高效策略以在生物相容浓度下“开启”激基体荧光仍然具有挑战性。

解决方案：在本篇文章，作者利用2-氰基-6-氨基苯并噻唑（CBT）和半胱氨酸（Cys）之间可发生点击反应形成环状二聚体构建了化合物Cbz-GPC(StBu)K(Cou)-CBT。成纤维细胞激活蛋白α（FAP-α）作为一种II型跨膜丝氨酸蛋白酶在90%以上的上皮肿瘤中过度表达，因此FAP-α被认为是肿瘤诊断靶点。该探针可在FAP-α作用下发生裂解，然后中间体进行GSH还原控制的分子间点击反应形成环状二聚体Cou-CBT二聚体，通过π−π堆积二聚体自组装成纳米颗粒，使香豆素准分子的绿色荧光得到“开启”（如图1所示）。该分子设计策略使得刚性环状二聚体将使两个香豆素分子接近，以促进分子内准分子的形成，另外抑制准分子的非辐射衰减，从而提供量子产率；分子间的π−π堆积可以作为二次相互作用来稳定香豆素准分子并增强其发射。

此后作者应用该探针对FAP-过表达的活细胞进行荧光成像。使用FAP-α阳性的MIA PaCa-2肿瘤细胞和FAP-α阴性的L929正常细胞系进行比较。在FAP-α阳性细胞中，蓝色通道（即单体分子的荧光）中的荧光迅速增加，并在注射后0.5小时达到最大值，随后在2小时内迅速下降至无法检测的水平，同时在4小时的孵育后，绿色通道（即准分子的荧光）中的荧光随时间不断增加（如图2a所示）。

图1. FAP-α 可激活荧光探针Cbz-GPC(StBu)K(Cou)-CBT的示意图，可将香豆素准分子荧光“开启”以进行高对比度肿瘤成像。

图2. FAP-α阳性细胞与FAP-α阴性细胞与探针分子的共聚焦荧光图像。

结论：在本篇文献中作者报道了一种可被FAP-α激活的荧光探针Cbz-GPC(StBu)K(Cou)-CBT，通过开启其香豆素准分子荧光用于高对比度肿瘤成像。体外研究表明该探针可形成二聚体并进一步自组装成单分散的纳米颗粒。该过程使香豆素部分在探针上的分子内和分子间聚集，从而开启香豆素的准分子荧光。该探针的开发可为FAP-α相关疾病的临床诊断提供切实可行的工具。

参考文献：Gaolin Liang et al. FAP-α-Instructed Coumarin Excimer Formation for High Contrast Fluorescence Imaging of Tumor. Nano Lett. 2022, 22, 6782−6786.

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