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烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(磷酸)氧化还原对（NAD(P)+/NAD(P)H）在生物体的能量代谢中起着关键作用。此外，细胞中的NAD(P)H水平维持已被认为与多种病理情况相关，包括肿瘤发生与发展。因此，高精度地实时监测活细胞和动物中的NAD(P)H水平的方法非常有必要。然而，迄今为止，已报到的NAD(P)H荧光探针由于发射波长短且缺乏肿瘤靶向能力，在动物水平实验中只能通过瘤内注射给药，而后进行成像和实时监测，这限制了NAD(P)H荧光探针的进一步应用。近日，山西大学的阴彩霞教授、程芳琴教授和马开庆教授团队开发了一种脂溶性双阳离子探针KC8，其与NAD(P)H响应后具有近红外发射（745 nm），且具有优异的肿瘤靶向性。应用该探针，对戊糖磷酸通路（Pentose Phosphate Pathway, PPP）的调节剂进行筛选，首次揭示了在结肠癌细胞的线粒体中NAD(P)H水平与p53异常高度的相关性，在进一步的体内研究中，通过小鼠尾静脉注射KC8，成像结果显示HCT-116 p53-/-移植瘤的荧光强度明显高于HCT-116，研究结果可以实现特异性标记p53异常的肿瘤细胞。目前，检测p53异常的广泛方法是免疫组化分析、单链构象多态性 (SSCP) 分析和聚合酶链反应 (PCR)，然而，这些方法不能实时监测p53异常。因此，该研究提供了一种实时监测肿瘤细胞中p53异常的全新工具。首先本研究设计并合成了一系列基于苯并吡喃离子和甲基喹啉的荧光探针，用于监测细胞中内源性的NAD(P)H水平。其中KC8能快速对NAD(P)H响应且具有近红外发射（745 nm），当以尾静脉给药方式注入移植瘤小鼠时，KC8可以靶向肿瘤并对NAD(P)H响应，从而实现肿瘤组织和正常组织的区分。其次，应用探针KC8，通过已报道的PPP调节剂对NAD(P)H水平的影响进行筛选，发现p53激动剂（克韦曲林盐酸盐）可以浓度依赖性显著降低NAD(P)H水平，而p53抑制剂（Pif-α）可以浓度依赖性增加NAD(P)H水平。在细胞实验中，与HCT-116细胞相比，p53基因突变（HT-29）和敲除（HCT-116 p53-/-）细胞线粒体中的荧光强度显著增加。这些结果表明，线粒体中的NAD(P)H水平与p53蛋白的活性密切相关。图3. p53功能异常与线粒体中NAD(P)H的相关性最后，应用探针KC8于小鼠体内区分HCT-116和HCT-116 p53-/-细胞的移植瘤。小鼠的左右侧分别移植HCT-116和HCT-116 p53-/-细胞，通过小鼠尾静脉注射KC8，成像结果表明HCT-116 p53-/-移植瘤的荧光强度明显高于HCT-116，实现了HCT-116和HCT-116 p53-/-移植瘤在活体内进行区分。这一成果近期发表在Angew. Chem. Int. Ed.上，文章的第一作者是山西大学马开庆教授和博士研究生杨贺，山西大学阴彩霞教授和程芳琴教授为论文共同通讯作者。此研究得到国家自然科学基金，山西省“1331工程”重点创新团队等项目经费支持。An Activatable NIR Fluorescent Probe for NAD(P)H and Its Application to the Real-Time Monitoring of p53 Abnormalities In VivoKaiqing Ma, He Yang, Xingkang Wu, Fangjun Huo, Fangqin Cheng, Caixia YinAngew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202301518阴彩霞教授课题组长期致力于荧光探针化学生物学研究。相关领域研究发表在J. Am. Soc. Chem., Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Soc. Rev., Adv. Sci., Sci. China Chem.等期刊。https://www.x-mol.com/university/faculty/156345点击“阅读原文”，查看 化学 • 材料 领域所有收录期刊