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缺氧是实体瘤组织的共同特征，肿瘤缺氧与各种酶的水平升高有关，例如硝基还原酶 （NTR）、偶氮还原酶和醌还原酶。因此，许多对缺氧响应的探针与对缺氧微环境敏感的硝基、偶氮、硒和醌基团上结合。但是许多探针的灵敏度很差，有穿透性差、激发和发射光通过组织的高散射等缺点。因此，作者针对硝基还原酶合成了一种缺氧敏感的近红外荧光探针。

作者合成了fol -BODIPY和参照物。在PBS中加入探针和NTR 后，探针的光学性质发生变化，而参照物未观察到显着变化。最终测得探针的吸收和发射波长分别是685nm和 730nm 。在添加NTR后，fol-BODIPY的荧光强度增加了约20倍，且对NTR的检测限为1.52 ng/mL。接着作者去进行生物干扰物实验，结果表明fol-BODIPY只对NTR有反应，为后续细胞实验打下基础。

在生物探针开发的背景下，细胞毒性是一个需要考虑的主要问题。因此作者在CT26和WI38细胞系中进行检测。结果表明fol-BODIPY和参照物都被证明基本无毒。接下来将CT-26细胞在常氧和缺氧下条件下培养，然后再将fol-BODIPY和参照物加入其中。在共聚焦激光扫描显微镜下观察到CT26在缺氧条件下与fol-BODIPY 孵育后出现强荧光，且效果大于常氧条件下。而对照组则不会出现荧光。FACS研究也表明fol-BODIPY在缺氧条件下会产生高水平的荧光。

细胞实验获得成功后，最后对缺氧CT26荷瘤小鼠进行体内和离体荧光成像。在裸鼠肿瘤部位注射fol-BODIPY、参照1或PBS，在不同时间获得体内图像。注入探针后立即观察到易于辨别的NIR荧光，且荧光随时间增加并最终消失。接着将小鼠处死后获得器官和肿瘤组织，并比较它们的荧光强度。结果仅在实体瘤中观察到明显的荧光；在心脏、身体、肝脏、肺和脾脏中未检测到离体荧光。在使用探针成像期间或之后，作者没有观察到不良反应，也没有看到明显的动物体重减轻。因此该探针可实现有效的NIR肿瘤成像。

总之，作者已开发出可以作为一种肿瘤靶向、缺氧激活的探针，可以在体外和体内直接监测癌症。

本文作者：WHF

责任编辑：FJY

DOI:10.1021/acs.jmedchem.0c02162

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.jmedchem.0c02162