基于半花菁骨架的线粒体靶向荧光探针SY-Cys在药物性肝损伤模型中对半胱氨酸的高效监测

针对药物性肝损伤（DILI）早期诊断中半胱氨酸（Cys）动态监测的难题，研究人员开发了一种线粒体靶向近红外荧光探针SY-Cys。该探针基于半花菁骨架设计，通过丙烯酸酯响应单元和季铵盐靶向基团，实现了对Cys的快速响应（4分钟）、高灵敏度（LOD=0.16 μM）及优异选择性，并在APAP诱导的肝毒性细胞模型和DILI小鼠中成功可视化Cys上调，为DILI早期诊断提供了有力工具。

　　

药物性肝损伤（DILI）是临床常见的药物不良反应，严重时可导致肝硬化和肝衰竭。近年研究发现，半胱氨酸（Cys）作为抗氧化和解毒代谢的关键分子，其在线粒体中的浓度在肝损伤早期显著升高，成为潜在诊断标志物。然而，现有检测技术如电化学法和色谱法难以实现活体实时监测，而传统荧光探针又面临响应慢、组织穿透性差等问题。针对这一挑战，广西某研究团队在《Dyes and Pigments》发表了一项突破性研究，开发出新型线粒体靶向探针SY-Cys，为DILI早期诊断提供了创新解决方案。

研究团队采用半花菁（hemicyanine）作为荧光团，结合丙烯酸酯响应单元和季铵盐靶向基团，通过核磁共振（NMR）和高分辨质谱（HRMS）验证结构，并利用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱评估性能。探针在PBS/DMSO缓冲体系中表现出对Cys的特异性响应，检测限低至0.16 μM，且不受GSH、Hcy等干扰。在APAP诱导的HepG2细胞模型中，SY-Cys成功捕捉到氧化应激驱动的Cys上调，并通过NAC治疗验证代谢恢复过程。此外，小鼠活体实验证实探针可动态监测DILI病程中的Cys变化。

研究结果

1. 灵敏度与选择性：SY-Cys在600 nm处出现特征吸收峰，荧光强度与Cys浓度呈线性关系（R²=0.996），且对ClO^-、H₂O₂等活性氧物种无交叉反应。
2. 机制验证：分子内环化-ICT（分子内电荷转移）机制被证实为探针响应核心，质谱分析检测到预期产物m/z=318.1。
3. 细胞成像：共定位实验显示探针与线粒体标记物MitoTracker重叠率高达0.92，在APAP模型中Cys荧光信号增强2.8倍。
4. 活体应用：DILI小鼠肝脏荧光强度较对照组提升3.5倍，与血清ALT/AST水平正相关，证实其临床转化潜力。

结论与意义
该研究不仅解决了传统探针响应慢（>20分钟）、靶向性差等问题，还首次实现了DILI模型中线粒体Cys的动态可视化。SY-Cys的快速响应（4分钟）、近红外发射（λ_em=720 nm）及卓越的组织穿透性，为肝损伤的早期干预提供了新策略。未来或可拓展至其他氧化应激相关疾病如阿尔茨海默病（AD）的监测。研究获国家自然科学基金（22267002）和广西自然科学基金（2024GXNSFAA010175）支持，作者Ying Shi等声明无利益冲突。