分享一篇发表在JACS上的文章，文章的题目是“Reversible Recognition-Based Boronic Acid Probes for Glucose Detection in Live Cells and Zebrafish”，通讯作者有5位，分别是来自巴斯大学的Tony D. James老师、山东第一医科大学的陈启鑫老师、山东师范大学的李平老师、山东第一医科大学的姚庆强老师和南开大学的赵秀杰老师。
葡萄糖对于维持能量稳态、调节人体功能方面非常重要，常见的血糖检测方法是葡萄糖氧化酶法，但该方法中葡萄糖氧化酶活性容易受到干扰。同时小分子荧光染料具有合成简单、结构稳定、原位检测等优点，之前开发的基于代谢的葡萄糖探针只能间接反应细胞内葡萄糖浓度，因此开发能直接原位检测葡萄糖的小分子探针至关重要。苯硼酸可以与1,2或1,3-二羟基化合物形成硼酸酯，已经被广泛应用于糖类的检测。1995年Shinkai团队开发了苯二硼酸探针PDBA用于选择性标记葡萄糖，但由于其较差的溶解性和毒性使其无法直接应用于生物体内。在本文中作者希望在PDBA的基础进行改进，在保留其良好的葡萄糖亲和力同时改善其溶解性和灵敏度，并用于生物体内葡萄糖原位检测。
作者首先对PDBA进行了改造。作者首先在苯环上引入了2个亲水性的氰基用于改善溶解性，此外为了使荧光发射信号红移和增加亲和力，作者在蒽上分别引入了羧基和甲酯，并将它们分别命名为Mc-CDBA和Ca-CDBA。作者先在PBS中初步检测二者的荧光发光性能，在0.1M葡萄糖中对比两者，其中Mc-CDBA更高的荧光量子产率，因此具有更好的灵敏度；而由于羧酸这一极性基团，Ca-CDBA具有更高的葡萄糖结合能力。加入更多干扰条件后，结果显示两个探针都具有很好的鲁棒性，此外Cu2+、Fe2+、Al3+虽然会与硼酸结合影响结果，但生物体内这些金属离子浓度(~μM)远低于葡萄糖(~mM)，因此这些干扰可以忽略。同时在多种糖分子存在时，Mc-CDBA和Ca-CDBA都具有很好的选择性，Mc-CDBA的检测限可以达到1.37 μM，是目前最灵敏的葡萄糖探针。
接下来作者将探针应用于活细胞中。MTT细胞毒性结果显示0-100 μM内并无显著细胞毒性，对跨膜能力的测试显示50 μM Mc-CDBA可以在5 min内进入细胞并在30 min达到饱和，而相比之下Ca-CDBA摄取较慢。作者接下来使用Mc-CDBA比较了正常细胞（FHC和L-02细胞）和癌细胞（Caco-2和HepG2）内葡萄糖水平，结果显示癌细胞具有更高的葡萄糖水平，验证了Warburg效应，证明了Mc-CDBA可以应用于活细胞葡萄糖水平检测。
最后作者将探针应用于活体斑马鱼。Mc-CDBA孵育1 h即可照亮斑马鱼胚胎，Ca-CDBA则需要3 h。接下来作者使用Mc-CDBA比较了斑马鱼胚胎不同阶段的葡萄糖水平，结果能明显看到斑马鱼胚胎在受精5-10天后葡萄糖几种胰腺、肝脏、肠道，这与之前的研究一致。作者还使用AMP激酶抑制剂ampkinone处理斑马鱼以增强葡萄糖摄取，结果显示Mc-CDBA或Ca-CDBA都能很好地检测到葡萄糖水平的上升，体现了该探针在药物筛选领域的应用潜力。
本文作者：LYP
责任编辑：MB
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.2c13694
文章引用：10.1021/jacs.2c13694
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