分享一篇发表在JACS上的文章，文章的题目是“Specific Fluorescent Probe Based on “Protect–Deprotect” To Visualize the Norepinephrine Signaling Pathway and Drug Intervention Tracers”，通讯作者是来自山西大学化学化工学院的阴彩霞教授，她的课题组主要进行化学小分子发光探针的设计及应用相关的工作，在这篇文章中他们围绕着去甲肾上腺素设计了相关的发光探针，并将其应用于抗抑郁药物作用机制的研究上。

      近年来随着社会压力的增加，抑郁症患者的数量有了显著增加，全球范围内抑郁症患者已超过2.64亿。抑郁症与大脑中去甲肾上腺素(norepinephrine, NE)水平的下降密切相关，NE是合成单胺类儿茶酚胺类神经递质的中心物质，由多巴胺和肾上腺素在苯乙醇胺N-甲基转移酶(PMNT)的催化下合成。NE和多巴胺、肾上腺素在结构上非常相像，因此特异性地捕捉去甲肾上腺素充满了挑战。而现有的针对NE的检测方法主要是通过电化学或质谱，但在生物体内原位检测NE还未做到。作者在之前的研究中发现了去甲肾上腺素的2-氨基乙醇可以与羧酸发生亲和取代反应，利用该反应可以释放出荧光基团从而实现特异性标记，但该探针的水溶性差、发射波长短，限制了其应用，所以在本文中作者就对其进行了改进。

      作者首先对原始探针进行了两方面的改进，一是用磺酸盐来改善其水溶性，二是使用了菁(Cy)作为荧光基团来改善其发射波长。新探针沿用了老探针的标记机制，即NE的乙醇胺进攻荧光探针保护基的羰基碳，进一步乙醇胺的羟基再次进攻羰基碳并发生成环，同时离去一份子脱保护的荧光分子并产生荧光信号。通过小分子水平的标记实验，作者证明了新探针拥有更好的发射波长和荧光强度，且不会对多巴胺、肾上腺素等相似分子产生信号，具有良好的特异性。

      在小分子水平验证成功后，作者将其应用在了活细胞中。作者选择了PC12细胞作为分泌NE的细胞模型，显微成像结果显示探针可以成功标记囊泡中的NE。作者还通过钾离子刺激，观察到了细胞将NE胞吐出去的过程，实现了对NE信号通路的可视化。在脑组织上通过与多巴胺β氢化酶抗体的比较也证明了该探针在组织水平上的特异性标记。

      最后作者将其应用在了小鼠活体内。作者将探针和NE同时注射在小鼠背部，得到不错的荧光成像。通过使用抗抑郁药物氟西汀腹腔注射入小鼠，将探针直接注射入小鼠大脑，作者得到了氟西汀作用下小鼠大脑内NE水平的动态变化。

      总之作者通过水溶性和发射波长两个方面的改进，将上一代NE探针拓展到活体标记成像，并成功将其应用到了抗抑郁药物作用机制相关的研究中。

本文作者：LYP

责任编辑：LZH

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.0c08956

原文引用：DOI：10.1021/jacs.0c08956