韩国庆熙大学Youngmi Kim课题组J. Am. Chem. Soc.: 通过J聚体荧光探针选择性追踪嗜酸粒细胞过氧化酶活性

【引言】

嗜酸粒细胞是一类白细胞，在宿主防御感染和参与哮喘和过敏等疾病过程中扮演了十分重要的角色。不仅如此，包括自免疫疾病和何杰金氏病在内的等多种疾病都与嗜酸粒细胞的数量增加密切相关。粒细胞的细胞毒性主要来自粒细胞可以通过卤过氧化物酶氧化卤素形成氢卤酸。中性粒细胞中的髓过氧化物酶可以将氯离子转化为氢氯酸，而嗜酸粒细胞过氧化酶则将溴离子氧化成氢溴酸。由于嗜酸粒细胞的紊乱，氢溴酸的强氧化性和卤化性会导致炎症和组织损伤。目前为止，针对MPO活性检测的荧光探针有很多，而对EPO活性特异检测的荧光探针还未被报道过。

【成果简介】

近日，韩国庆熙大学Youngmi Kim教授（通讯作者）课题组报导了一种荧光探针可以特异性实现嗜酸粒细胞过氧化酶的检测与成像。在这个工作中，作者利用氢溴酸相对于氢氯酸的高动力学选择性，可将探针卤代。由于卤化后的分子通过自组装形成J聚体，荧光不但没有猝灭，反而得到增强。探针分子在细胞和小鼠活体成像中均得到很好的效果。该成果以题为"Selective Monitoring and Imaging of Eosinophil Peroxidase Activity with a J-Aggregating Probe"发表在J. Am. Chem. Soc.上。

【图文导读】

Scheme 1. 点亮荧光探针检测EPO活性示意图

Figure 1. 探针分子的物理性质表征

(a).探针分子在水和乙腈混合溶液中的吸收光谱和发射光谱

(b).探针分子的粒径分析

(c).激发磷光绘图

(d).磷光弛豫和拟合曲线

Figure 2. 探针分子对氢溴酸的特异性检测

(ab).探针分子在与氢溴酸反应前后的吸收和发射光谱

(c).探针分子在不同浓度氢溴酸处理前后的光谱变化

(d).探针分子对氢溴酸的特异性响应

图3. 探针分子在溶液中对EPO的响应

(a,b).探针分子与不同浓度EPO作用的吸收光谱和发射光谱

(c).探针分子在不同组份溶液中的荧光响应

图4. 探针分子在MPO/H₂O₂/Cl^-和EPO/H₂O₂/Br^-体系中的颜色和荧光响应

图5. 探针分子的细胞成像

(a).探针分子在巨噬细胞中的荧光成像

(b).探针分子在不同细胞条件下的荧光变化差异

图6. 探针分子的小鼠活体成像

(a).沙氏门菌感染小鼠前后，小鼠体内的嗜酸粒细胞和嗜中性粒细胞水平的差异

(b).探针分子在沙氏门菌感染前后小鼠体内的荧光响应

【小结】

在这个工作中，作者设计合成了一种荧光探针，可对EPO产生的次溴酸实现选择性的检测和成像，并不受到MPO所产生的次氯酸的影响。探针的响应时间在2秒以内，检测限可达0.09 ng/mL.

Selective Monitoring and Imaging of Eosinophil Peroxidase Activity with a J-Aggregating Probe

 (J. Am. Chem. Soc., 2018, DOI: 10. 1021/jacs.8b07073)

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