通过级联激活的荧光报告技术实现半胱氨酸粘度动态的检测，从而区分铁死亡（Ferroptosis）通路并筛选抗癌疗法

《Analytical Chemistry》：Ferroptosis Pathway Discrimination and Anticancer Therapeutic Screening Enabled by Cascade-Activated Fluorescence Reporting of Cysteine-Viscosity Dynamics

揭示铁死亡特异性机制的双参数检测平台研究

　　

阐明特定途径的铁死亡（ferroptosis）机制对于深入理解细胞死亡调控至关重要；然而，这一目标的实现一直受到缺乏可靠检测技术和标准化分析方法的阻碍。从机制上讲，铁死亡过程由谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）的失活以及脂质过氧化物引起的膜稳定性下降所驱动，其中半胱氨酸（Cys）是GPX4合成和铁死亡触发过程中的关键调节因子。脂质过氧化物的积累会增加细胞质黏度，从而通过解析半胱氨酸与黏度之间的关系来揭示铁死亡的触发机制。为此，我们开发了一种创新的双参数传感平台：该平台采用了一种构象灵活的分子支架，并在其上引入了具有三重发射特性的黏度敏感功能基团（可与半胱氨酸反应的醛基）。该探针系统在存在半胱氨酸和高黏度条件下会先出现荧光淬灭现象，随后逐渐恢复红色和蓝色荧光。值得注意的是，不同铁死亡途径会引发可观察到的黏度增加，而半胱氨酸的流动特征在不同途径中表现出明显的差异。直接阻断半胱氨酸的合成会导致显著的半胱氨酸浓度波动（Δ[Cys] = 20%，4小时），而抑制GPX4则仅引起轻微的浓度变化（Δ[Cys] = 21%，12小时）；相比之下，铁过载对半胱氨酸浓度的影响几乎不可察觉（Δ[Cys] = 28%，36小时）。此外，在胰腺癌模型中评估半胱氨酸依赖性的铁死亡过程有助于揭示疾病的治疗响应机制。这项研究突显了半胱氨酸和黏度动力学在铁死亡启动和执行阶段的关键作用，为铁死亡的基础研究和精确调控提供了重要支持。