南工大设计出新型双光子荧光探针

作者：王韵壹、李英、熊慧卿

将可应用于脑瘤标志物的可视化精准检测

　　中枢神经系统(Central Nervous System，CNS)疾病中，神经胶质瘤(脑瘤的一种)和帕金森病是两类致病机理完全不同的疾病，对其生化标志物的检测和功能调控，一直是科研工作者们的研究重点。日前，南京工业大学黄维院士与李林教授团队与新加坡国立大学Yao ShaoQ.教授合作，设计合成了一种新的双光子荧光探针，这将有助于未来临床上对人源胶质瘤的标志物(单胺氧化酶A，即MAO-A )进行可视化的精准检测。其成果以热点文章的形式发表在《德国应用化学》上。

　　中枢神经系统疾病的有多种生化标志物，其中单胺氧化酶(Monoamine Oxidases, MAOs)是存在于人体细胞内的线粒体外膜上的一类功能性蛋白酶。它在生物体内的作用是氧化、代谢单胺类物质，主要包括神经递质(如多巴胺，去甲肾上腺素，肾上腺素，5-羟色胺等)。“人体内的神经递质代谢需要维持一个稳定的代谢平衡，如果单胺氧化酶的功能发生异常，会过多或者过少地代谢神经递质，从而破坏生物体内神经递质的代谢平衡。所以单胺氧化酶与中枢神经系统疾病有着密切的联系，是中枢神经系统疾病研究中的重要生化标志物。”论文第一作者、南京工业大学先进材料研究院博士研究生方海啸同学说。

　　“基于各自代谢底物的不同，单胺氧化酶分为两种亚型(MAO-A 和MAO-B)，MAO-A和MAO-B就像一对孪生兄弟，他们俩的构造及其相似，两者的氨基酸序列相似率高达70%以上。他们的功能异常与不同的疾病有关。在帕金森症中，MAO-B作为生化标志物，而MAO-A则作为胶质瘤的标志物。”李林教授介绍，如何使设计的分子探针具有更高的特异性、灵敏性，来精确地区分这两者，从而助力胶质瘤和帕金森病这两类疾病标志物的特异性检测，是一项具有挑战以及生物学意义的工作。

　　李林教授课题组在前期研究中，已经设计出了针对MAO-B特异性双光子荧光探针U1。在U1的结构基础上，日前，课题组又设计了一种新的MAO-A特异性双光子荧光探针F1，通过探针与MAO-A反应后的荧光信号来判断检测物中MAO-A的活性，从而有助于实现对人源胶质瘤的标志物MAO-A 进行可视化的精准检测。

　　“为了验证我们设计的探针的特异性、灵敏性，我们课题组不断在各种不同级别的生物体系中进行了实验研究。”李林教授表示，他们首先在多种哺乳动物细胞系，以及通过CRISPR/Cas9(一种基因编辑技术)调节MAOs表达的细胞模型上成功验证了F1对于MAO-A的选择性。基于以上结果，他们又进一步对人胶质瘤组织(癌旁组织切片为参比)进行了成像，成像深度可以达到220 μm。并且他们发现加入MAO-A特异性抑制剂氯吉灵可以很大程度抑制荧光信号的增强，且癌旁组织中MAO-A的活性远低于胶质瘤组织样品，这与此前报道的癌旁组织中MAO-A表达量低于胶质瘤组织的结果是一致的。“这些实验都证明了我们检测的荧光信号是来自于MAO-A的活性，而不是来自于其他物质。从而进一步验证了我们设计的探针的特异性和灵敏性。”

　　这一新的MAO-A探针将为胶质瘤和帕金森病这两种机制完全不同的中枢神经系统疾病的相关性研究提供非常有力的研究工具。