分享一篇发表在JACS上的文章，题目是“An Activatable Near-Infrared Fluorescence Probe for in Vivo Imaging of Acute Kidney Injury by Targeting Phosphatidylserine and Caspase‑3”，本文通讯作者是来自南京大学的Deju Ye教授，他们课题组的研究方向主要是利用分析化学、有机化学和纳米技术构建实时可激活的分子成像探针。本文介绍了一种靶向磷脂酰丝氨酸（PS）和Caspase-3激活的对急性肾损伤进行体内成像的近红外荧光探针。
急性肾损伤（AKI）是指肾功能突然丧失的一种疾病，由于发病率和死亡率高，已成为一个全球性的健康问题，败血症、低血压、器官衰竭、肾结石以及药物过度使用都可能引起AKI。为了防止AKI发生并发展为严重的肾脏损害和死亡，在初始阶段准确诊断 AKI不仅可以及时采取保护性干预措施，还可以预测潜在的药物毒性。但是目前的临床诊断方法主要依靠对血清肌酐（CR）和血尿素氮（BUN）的检测，这些方法对AKI的早期诊断不敏感。最近，高灵敏度、低成本的分子光学成像显示出AKI诊断的前景，例如一些超氧阴离子 (O2•−)、过氧亚硝酸盐 (ONOO−)、次氯酸 (HOCl) 以及细胞凋亡相关的caspase-3可激活的荧光探针，能够实现早期阶段的AKI检测。考虑到目前大多数光学探针仅针对AKI基础的特定分子事件，可能会影响检测的准确性，如果分子探针能够同时靶向两种甚至多种AKI相关生物标志物，或许能够改善AKI的早期检测。细胞凋亡在AKI早期病理生理学中起核心作用，大量研究证明在缺血性、败血症或药物性AKI早期明显诱导肾细胞凋亡。在细胞凋亡过程中，细胞内效应caspase（如Casp-3和Casp-7）的激活和磷脂酰丝氨酸 (PS)的外化已被认为是发生细胞程序性死亡之前的两个不可或缺的早期事件。本文作者希望开发一种能够协同靶向这两种重要的细胞凋亡早期生物标志物的探针，以提高AKI早期检测的灵敏度和特异性。
本文作者使用“一锅顺序点击反应”的方法设计、合成了PS靶向和Casp-3可激活NIR荧光探针（1-DPA2），并证明了其在药物诱导的AKI早期阶段对肾细胞进行无创和实时成像的能力。首先作者通过整合三唑取代的IR780荧光团和两个PS结合配体(DPA-Zn) 以及Casp-3可裂解底物 (GDVED-G) 和近红外荧光猝灭剂(QC-1)，利用一系列click反应设计合成了探针1-DPA2，之后作者通过体外实验验证1-DPA2探针对Casp-3的响应性，1-DPA2能够在Casp-3切割后转换成2-DPA2，高灵敏度的开启其在808nm的NIR荧光，并验证了二者的反应动力学和敏感性。接下来，在十字孢碱（STS）和顺铂诱导的凋亡人肾细胞-2 (HK-2)进行荧光成像实验，证明凋亡HK-2细胞产生的内源性Casp-3能够激活1-DPA2，并且bi-DPA-Zn的结构相比于没有或只有一个DPA-Zn的结构，检测能力显著提高，与非PS靶向的Ctrl-QC相比，具有bi-DPA-Zn的1-DPA2通过靶向PS和Casp-3激活的组合更有效地检测HK-2胞的凋亡。最后作者在小鼠体内进行了急性肾损伤成像实验，荧光成像表明1-DPA2主要积累在小鼠的肾脏中，通过1-DPA2的实时荧光成像，不仅能够监测顺铂刺激后小鼠AKI过程中Casp-3活性的逐渐增强，而且还可以监测AKI小鼠在用 N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)治疗后的恢复过程。
总之，本文作者开发了一种同时靶向PS和Casp-3激活的双靶点荧光探针，能够在急性肾损伤早期进行高灵敏度的检测。
本文作者：Cheny
责任编辑：WQW
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.1c08898
文章引用：DOI：10.1021/jacs.1c08898
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