双锁定比率荧光探针用于抗氧化剂-酪氨酸酶抑制途径的成像与评估

《Sensors and Actuators B: Chemical》：Double-Locked Ratiometric Fluorescent Probe for Imaging and Evaluation of the Antioxidant-Tyrosinase Inhibition Pathway

双锁比色荧光探针DLN-Pro设计用于靶向黑色素体，通过同时检测H2O2和TYR激活分子内电荷转移恢复绿色荧光，实现黑色素瘤与正常细胞的荧光强度比差异，减少假阳性信号。

　　

作者：达峰（Da Feng）、李国（Li Guo）、韩新媛（Xinyuan Han）、肖永乐（Yongle Xiao）、袁芳（Fang Yuan）、张建建（Jianjian Zhang）

所属单位：中华人民共和国陕西省西安市西北大学化学与材料科学学院，教育部合成与天然功能分子化学重点实验室，现代分离科学重点实验室，邮编710127

摘要

黑色素瘤是一种极具侵袭性且危及生命的恶性肿瘤，其特点是高度恶性且中位生存期较短。尽管已经开发出多种诊断方法，但准确识别黑色素瘤仍然是一个重要的临床挑战。为了减少外部因素的干扰并实现原位（in situ）黑色素瘤诊断，我们设计了一种名为DLN-Pro的比率型双锁荧光探针，该探针专门针对黑色素体。DLN-Pro使用萘酰亚胺作为染料，并引入了吗啉结构以实现精确的细胞器定位。当同时检测到H₂O₂和TYR时，分子内的电荷转移（ICT）过程被激活，从而恢复绿色荧光。此外，DLN-Pro能够有效积聚在黑色素体内，通过荧光强度比值准确识别黑色素瘤，同时减少假阳性信号。总体而言，DLN-Pro是一种研究H₂O₂和TYR相关代谢途径的有前景的工具，在推进黑色素瘤诊断和TYR抑制剂筛选方面具有巨大潜力。

章节摘要

引言

皮肤黑色素瘤是一种高度恶性的肿瘤，由表皮黑色素细胞的无控制增殖和异常分化引起，主要由多种致癌途径的突变驱动。黑色素体（一种仅存在于黑色素细胞中的特化细胞器）内的黑色素生成过程以及限速酶酪氨酸酶（TYR）的高表达，不仅是黑色素生物合成的关键标志物，也是黑色素瘤诊断的重要生物标志物。

DLN-Pro的合成

DLN-Pro的合成通过一系列简单的化学反应完成，具体过程如图1b所示。根据先前报道的程序[24]、[25]，首先合成H₂O₂和TYR可切割的衍生物以及DLN-OH。将DLN-OH（60.0 mg，1当量，0.184 mmol）和氢化钠（14.7 mg，2当量，0.368 mmol）溶解在3.0 mL无水乙腈溶液中，于60°C下回流10分钟。随后加入化合物1（148.3 mg，2当量，0.368 mmol），并在同一温度下继续反应。

探针DLN-Pro的设计与合成

在本研究中，选用1,8-萘酰亚胺作为荧光团，因其具有良好的光稳定性、高荧光量子产率、多个可修饰位点以及与常规仪器兼容的激发/发射波长[26]、[27]。在萘酰胺骨架中引入吗啉基团以实现针对黑色素体的靶向。考虑到H₂O₂的关键生物学作用、较长的半衰期和膜通透性，选择H₂O₂作为信号分子。

结论

我们开发了一种比率型双锁荧光探针DLN-Pro，该探针通过引入吗啉基团实现对黑色素体的精确靶向。当同时检测到高水平的H₂O₂和TYR时，DLN-Pro会释放萘酰亚胺，导致荧光发射波长从465 nm红移至556 nm。该探针能够有效区分黑色素瘤细胞和正常黑色素细胞，其在黑色素体中的良好共定位进一步证明了其适用于原位诊断的适用性。

作者贡献声明

张建建（Jianjian Zhang）：负责撰写、审稿与编辑、项目监督、资金申请、数据分析及概念构思。 袁芳（Fang Yuan）：负责数据验证及数据分析。 肖永乐（Yongle Xiao）：负责数据验证及数据分析。 韩新媛（Xinyuan Han）：负责数据验证及数据分析。 李国（Li Guo）：负责撰写初稿、数据可视化、结果验证及数据分析。 达峰（Da Feng）：负责撰写初稿、数据可视化、结果验证及数据分析。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益冲突或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（22277098）、陕西省化学与生物学基础科学研究项目（22JHQ070）以及教育部心肌缺血重点实验室（KF202311）的支持。

达峰（Da Feng）目前是西北大学化学与材料科学学院的博士生，在张建建教授的指导下进行研究，主要从事小分子荧光探针的合成与生物成像工作。