双锁激活型中性粒细胞弹性蛋白酶/次氯酸荧光探针在骨关节炎精准生物成像中的应用

针对骨关节炎(OA)诊断中单标记探针易产生假阳性的问题，湖南师范大学等团队开发了双锁荧光探针Cou-HN，该探针需同时响应中性粒细胞弹性蛋白酶(NE)和次氯酸(HClO)才能激活发光。实验证实其特异性优于单锁探针，在细胞、斑马鱼和小鼠模型中均实现精准成像，为OA早期诊断提供了新工具。

　　

骨关节炎作为一种困扰全球0.5%人口的慢性退行性关节疾病，其早期诊断面临重大挑战。当前临床依赖的症状管理对30%患者无效，而炎症标志物中性粒细胞弹性蛋白酶（NE）和次氯酸（HClO）在关节微环境中的动态变化尚未被精准捕捉。尽管荧光成像技术因高灵敏度被广泛应用于OA研究，但传统单标记探针在复杂生物体系中易产生假阳性信号，犹如"误报的警报器"，严重制约诊断准确性。

湖南师范大学等机构的研究团队在《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》发表的研究中，创新性地设计了双锁荧光探针Cou-HN。该探针采用分子逻辑门设计，只有当NE和HClO这两把"生物钥匙"同时存在时，才会解锁470 nm处的绿色荧光信号。这种设计理念类似于高级保险箱的双重认证机制，从根本上杜绝了单一炎症因子干扰导致的误判。

研究团队通过光谱分析、细胞成像、斑马鱼和小鼠模型等多层次验证。关键技术包括：1）基于香豆素骨架的分子逻辑门探针合成；2）体外PBS缓冲体系（含10% C₂H₅OH，pH 7.4）的光谱响应测试；3）LPS诱导的炎症细胞模型构建；4）采用湖南斯莱克景达实验动物有限公司提供的小鼠建立关节炎模型。

【Results and discussion】章节显示：单独添加NE或HClO时，探针荧光强度仅增加<1.5倍，而双激活时骤增28倍，信噪比达146:1。在RAW264.7巨噬细胞中，LPS刺激组荧光强度是对照组的5.3倍。斑马鱼实验中，炎症部位信号强度较正常组织高4.8倍。小鼠模型更揭示探针能准确区分关节炎病灶与健康组织，其信号强度与临床评分呈正相关（r=0.89）。

【Conclusions】部分强调：Cou-HN首次实现NE/HClO双标记原位成像，其"AND"逻辑门设计将假阳性率降低至传统探针的1/7。该研究不仅为OA早期诊断提供新型分子工具，更开创了关节炎微环境多靶点同步监测的新范式。研究获得国家自然科学基金（22304074）和湖南省自然科学基金（2025JJ50072）等支持，相关技术已申请专利保护。

值得注意的是，探针在pH 5.0-8.0范围内保持稳定，且对10种常见生物分子无交叉反应。这种卓越的选择性使其在复杂关节腔环境中展现出独特优势。未来研究可进一步探索探针在滑液检测中的临床应用价值，或通过修饰靶向基团实现特定细胞亚群成像。该成果为炎症相关疾病的精准诊断树立了新标准。