《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》：Diagnosis of Systemic Lupus Erythematosus (SLE) and Lupus Nephritis (LN) based on a Raman-Metabolomics multimodal re-annotated segment hierarchical fusion model
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实时监测内质网粘度的近红外荧光探针BEQ-ER的合成与应用。通过扭曲分子内电荷转移（TICT）机制设计新型探针，在682 nm处表现出高荧光响应，精准靶向内质网（colocalization系数0.964），可有效区分癌细胞与正常细胞，并在4T1肿瘤小鼠模型中实现肿瘤组织特异性显影。
Jian-Hua Tang|Jing-Jing Yu|Jun-Tao Niu|Tong Han|Jia-Le Cui|Yi-Ran Di|Ting Liang|Yan-Fei Kang|Hao-Jun Fan
天津大学灾难与急诊医学学院，中国天津300072
摘要
内质网（ER）是一种核心细胞器，在蛋白质合成、折叠和解毒过程中起着关键作用。内质网腔内的粘度被认为是维持其正常功能的重要物理特性，其失调与多种疾病和衰老过程有关。因此，检测粘度的变化具有重要意义。在这项研究中，设计了一种近红外（NIR）荧光探针（BEQ-ER），该探针具有经典的D-π-A结构，依靠扭曲的分子内电荷转移（TICT）机制来测量内质网中的粘度波动。BEQ-ER在高粘度条件下在682纳米处表现出强烈的荧光，这是由于分子内旋转受到抑制所致。此外，图像结果显示BEQ-ER能够精确地定位内质网，共定位系数为0.964，并且在癌细胞中检测到了高粘度。重要的是，BEQ-ER能够在4T1肿瘤小鼠中选择性地产生肿瘤组织的荧光。因此，这项工作为通过实时监测内质网粘度来研究疾病机制和进展提供了有价值的工具。
引言
内质网（ER）是真核细胞中的核心细胞器，负责蛋白质合成、折叠、脂质合成、钙储存和解毒[[1], [2], [3]]。内质网腔内的粘度这一物理特性对于维持其正常功能至关重要[[4], [5], [6]]。粘度在调节动态、感知和信号传导以及维持内质网的正常功能方面起着关键作用[[7], [8], [9]]。许多疾病和衰老过程与细胞内蛋白质的错误折叠和聚集有关[[10], [11], [12]]。这些聚集物显著增加了细胞区室（如内质网）的局部粘度，破坏了正常功能并形成了恶性循环[[13], [14], [15]]。因此，迫切需要一种能够实时监测内质网粘度变化的工具，这对于研究这些疾病的机制具有重要意义。
荧光成像技术是一种新兴的显微分析方法，可以实现特定目标的标记和高度敏感的检测[12,[16], [17], [18]]。该技术的核心在于荧光探针与目标生物分子或细胞结构的特异性结合，以监测特定的生物参数[19], [20], [21], [22]]。其中，近红外（NIR）荧光探针因其低背景自发荧光和深层组织穿透能力而受到广泛关注，并被广泛应用于药理学、医学和生物学[23]。尽管已经开发出了多种用于检测内质网粘度的探针（表S1）[24], [25], [26], [27], [28]]，但NIR荧光探针仍然相对较少。因此，开发一种用于监测内质网粘度变化的NIR荧光探针对于研究某些疾病的机制具有重要意义。
在这项工作中，设计并合成了一种新型的NIR荧光探针BEQ-ER，该探针能够靶向内质网并对粘度变化作出响应（方案1）。BEQ-ER表现出优异的粘度响应能力和强的抗干扰性能，发射峰位于近红外范围（682纳米）。此外，使用BEQ-ER观察到对内质网的良好靶向性，并且在癌细胞中检测到了高粘度。更重要的是，BEQ-ER能够在4T1肿瘤小鼠中选择性地产生肿瘤组织的荧光。因此，这项工作为通过测量内质网粘度来探索疾病状态和进展提供了潜在的工具。
实验试剂和仪器
4-甲基喹啉、p-二甲氨基苯甲醛、HATU、DIPEA、4-(羟基)苯甲酸、N-甲酰乙二胺、THF、1,4-二氧烷以及其他化学原料和溶剂均从Engry Chemical（上海，中国）购买，无需进一步纯化。
吸收光谱使用分光光度计（Thermo, BioMate 3S）进行检测。荧光发射使用荧光分光光度计（F97pro）进行测量。细胞荧光成像使用Olympus设备完成
BEQ-ER
的设计与合成BEQ-ER由N,N-二甲基苯胺作为电子供体，以及喹啉盐作为电子受体组成，两者通过双键连接，形成了经典的D-π-A结构。因此，BEQ-ER能够基于扭曲的分子内电荷转移（TICT）机制敏感地识别粘度[9]。此外，引入了p-甲苯磺酰胺基团，通过与磺酰脲受体的结合来靶向内质网[7]。另外，BEQ-ER的合成路线如下
结论
总之，开发了一种新型荧光探针（BEQ-ER），其斯托克斯位移较大（121纳米），响应信号高达83倍，可用于检测内质网中的粘度。BEQ-ER表现出优异的粘度响应能力和强的抗干扰能力。在细胞成像中，BEQ-ER能够准确靶向内质网而非线粒体和溶酶体，并实时监测内质网应激模型中的细胞内粘度变化。此外，在体外条件下，BEQ-ER能够区分癌细胞和正常细胞
CRediT作者贡献声明
Jian-Hua Tang：研究、方法学、概念化。Jing-Jing Yu：软件开发、数据分析、正式分析、数据管理、概念化。Jun-Tao Niu：撰写初稿、概念化、数据管理、正式分析。Tong Han：研究、方法学、概念化。Jia-Le Cui：研究、方法学、概念化。Yi-Ran Di：研究、方法学、概念化。Ting Liang：软件开发、项目管理、数据管理、资金筹措
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文报告的工作。
致谢
我们感谢河北北方大学基金会（XJ2024037）、河北省医学科学研究项目（20251002）和研究项目（ZF2025275）的支持。
