基于喹啉-丙二腈AIE探针的活细胞β-半乳糖苷酶成像技术及其在卵巢癌早期诊断中的应用

【编辑推荐】针对卵巢癌标志物β-半乳糖苷酶（β-gal）检测中传统荧光探针斯托克斯位移小、细胞渗透性差等问题，浙江大学团队设计了一种新型聚集诱导发光（AIE）探针SDA。该探针通过乙酰化半乳糖修饰和自消除连接臂实现β-gal激活的红色荧光增强，成功区分卵巢癌细胞（OVCAR3/SKOV3），为癌症早期诊断提供高信噪比成像工具。

　　

在女性健康领域，卵巢癌因其75%的晚期确诊率成为致命威胁，而溶酶体酶β-半乳糖苷酶（β-gal）的异常表达被视为关键生物标志物。然而，现有检测技术面临严峻挑战：传统荧光探针如1,8-萘二甲酰亚胺或罗丹明衍生物存在斯托克斯位移（<50 nm）小导致的激发/发射通道串扰，且在溶酶体富集时易发生聚集导致淬灭（ACQ效应）。更棘手的是，探针激活后的胞内扩散会降低信号保真度，这些问题严重阻碍了长期活细胞追踪。

针对这些技术瓶颈，浙江大学药学院的研究团队创新性地将喹啉-丙二腈（QM）衍生物SDC的聚集诱导发光（AIE）特性与β-gal特异性识别相结合。QM骨架赋予探针160 nm大斯托克斯位移和红区发射（λ_em
=580 nm），而精心设计的自消除连接臂（4-羟基苄氧羰基）实现了酶控荧光激活。研究团队构建了三级探针系统：母核SDC作为AIE发光体，β-gal可切割的SDB，以及穿透细胞膜后经酯酶转化为SDB的乙酰化前体SDA。

关键技术方法包括：1）基于QM骨架的AIE探针分子设计；2）自消除连接臂的化学合成；3）卵巢癌细胞系（OVCAR3/SKOV3）与正常细胞的对比成像；4）斑马鱼模型验证。

【结果】
背景研究证实β-gal在7种卵巢癌细胞中普遍过表达。通过系统优化，SDB在体外被β-gal激活后荧光增强28倍，斯托克斯位移达160 nm，远超同类探针。细胞实验显示，SDA能选择性点亮癌细胞溶酶体，且荧光强度与β-gal活性正相关。斑马鱼模型进一步验证其体内适用性。

【结论】
该研究首创的QM-AIE探针突破传统ACQ探针局限，实现三大创新：1）大斯托克斯位移避免信号串扰；2）AIE特性消除溶酶体富集淬灭效应；3）乙酰化策略解决膜穿透难题。论文发表于《Analytica Chimica Acta》，为卵巢癌早期诊断提供新型分子工具，其设计思路可拓展至其他溶酶体酶检测领域。

研究团队特别致谢国家自然科学基金（82273887, 82473881）和浙江大学仪器平台支持。作者Su Zeng、Hui Liu和Linghui Qian等强调，SDA的AIE特性使信号原位捕获成为可能，这对长期追踪肿瘤发展进程具有重要价值。当前工作正延伸至临床样本验证阶段，有望推动活体诊断技术革新。