基于萘酰亚胺衍生物的近红外荧光探针在溶酶体内半胱氨酸检测中的应用研究

【编辑推荐】针对溶酶体内半胱氨酸（Cys）检测的难题，研究人员开发了一种新型近红外（NIR）荧光探针，通过结合二氰基异佛尔酮（DCI）与萘酰亚胺构建荧光团，以丙烯酸酯为识别单元、吗啉为溶酶体靶向基团。该探针在688 nm处实现Cys特异性响应，检测限达0.036 μM，兼具高灵敏度、快速响应和宽pH适应性，成功应用于A549细胞、斑马鱼和小鼠的Cys成像，为溶酶体氧化还原平衡及疾病机制研究提供新工具。

　　

溶酶体作为细胞的“消化车间”，在维持蛋白质降解和氧化还原平衡中扮演关键角色。半胱氨酸（Cys）作为溶酶体蛋白酶的重要组分，其浓度异常与阿尔茨海默病、癌症等多种疾病密切相关。然而，现有Cys检测方法如质谱（MS）和高效液相色谱（HPLC）存在操作复杂、难以活体应用等局限，且传统荧光探针因发射波长短（<650 nm）易受组织自发荧光干扰。针对这一挑战，河南中医药大学的研究团队设计了一种基于二氰基异佛尔酮-萘酰亚胺（DCI-naphthalimide）的近红外（NIR）荧光探针，通过丙烯酸酯的迈克尔加成反应特异性识别Cys，并引入吗啉基团实现溶酶体靶向。该研究发表于《Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis》，为溶酶体Cys的动态监测提供了突破性解决方案。

关键技术包括：1）光谱分析（检测限0.036 μM，线性范围0.2-10 μM）；2）细胞成像（A549细胞模型）；3）活体实验（斑马鱼和小鼠成像）。

【Spectroscopic response capability of probe 1 toward Cys】
探针在无Cys时因分子内电荷转移（ICT）抑制仅显示微弱荧光；加入Cys后，丙烯酸酯被裂解，ICT过程激活，在688 nm处产生强荧光信号，且响应时间短（<10 min），对Cys的选择性显著高于同型半胱氨酸（Hcy）和谷胱甘肽（GSH）。

【Conclusions】
该探针具有NIR区发射（>650 nm）、斯托克斯位移大、光损伤小等优势，成功应用于细胞及活体水平的溶酶体Cys检测。研究不仅为溶酶体相关疾病的诊断提供新思路，还拓展了萘酰亚胺衍生物在生物传感领域的应用。

意义在于：1）首次实现溶酶体Cys的近红外特异性成像；2）探针设计策略为其他细胞器靶向探针开发提供参考；3）证实Cys在肝细胞溶酶体蛋白水解中的调控作用，为代谢性疾病机制研究奠定基础。作者Ruxue Xia、Shuqi Hou等强调，该工具未来可用于探索Cys在神经退行性疾病中的病理角色。