近红外荧光探针PTQ-AChE：乳腺癌乙酰胆碱酯酶活性动态监测与肿瘤靶向成像的新工具

为解决传统AChE检测方法灵敏度不足、组织穿透性差的问题，吉林大学团队开发了新型近红外荧光探针PTQ-AChE。该探针通过AChE介导的特异性水解反应触发730 nm荧光发射，实现0.015 U/mL超高灵敏度检测，成功区分乳腺癌与正常细胞，并在活体实验中证实其肿瘤靶向积累特性，为癌症动态监测提供了创新工具。

　　

乙酰胆碱酯酶(AChE)作为神经信号传导的关键酶，近年被发现与肿瘤发生发展密切相关。尤其在乳腺癌中，AChE异常表达会促进癌细胞增殖和侵袭，使其成为极具潜力的肿瘤标志物。然而现有检测技术面临重大挑战：传统比色法和电化学法难以实现实时监测，常规荧光探针因短波长激发存在组织穿透性差、背景干扰强等缺陷。尽管已有部分近红外(NIR)探针报道，但多数仍局限于体外实验，且存在灵敏度不足或肿瘤靶向性不明确等问题。

吉林大学研究团队在《Microchemical Journal》发表的研究中，创新性地设计了PTQ-AChE探针。该探针采用独特的"开关"机制——当AChE水解其保护基团(二甲基氨基甲酰基)后，触发分子内电荷转移(ICT)效应，产生750 nm近红外荧光。这种设计巧妙结合了高灵敏度(检测限达0.015 U/mL)与深组织穿透优势，其540 nm激发/730 nm发射的光学特性显著降低了生物自发荧光干扰。

研究主要采用有机合成构建探针分子，通过光谱分析验证光学性能，结合抑制剂/激活剂预处理实验确认特异性。在MCF-7乳腺癌细胞模型和裸鼠移植瘤实验中，利用荧光成像技术动态监测探针分布。

有机合成
通过引入噻吩环扩展共轭体系（图1），将发射波长红移至近红外区。这种五元杂环结构显著提升了探针的光稳定性，克服了传统喹啉类荧光团发射波长短的局限。

设计策略
探针核心采用N-乙基喹啉阳离子骨架，通过乙烯基桥接修饰的苯酚衍生物。AChE特异性识别二甲基氨基甲酰基保护基，水解后释放强给电子羟基，形成推-拉电子体系，产生显著的红移荧光。

生物验证
在MCF-7乳腺癌细胞中观察到较正常乳腺上皮细胞(MCF-10A)强3.8倍的荧光信号，与Western blot检测的AChE过表达结果一致。活体成像显示肿瘤部位荧光强度在注射后4小时达峰值，信噪比达12:1，且具有时间依赖性蓄积特性。

该研究突破性地实现了AChE活性与肿瘤靶向成像的双重功能。其创新价值体现在三方面：首先，0.015 U/mL的检测灵敏度为目前报道最优；其次，近红外发射特性使检测深度突破传统限制；更重要的是，首次在活体层面证实AChE探针的肿瘤靶向能力。这项工作不仅为乳腺癌早期诊断提供新方法，其模块化设计思路更为开发其他酶活性探针提供了范式参考。如作者Xin Chang在讨论部分指出，该技术未来可拓展至手术导航和疗效评估领域，具有显著的临床转化潜力。