分享一篇发表在JACS Au上的论文，题目为 “Activity-Based Bioluminescent Logic-Gate Probe Reveals Crosstalk Between the Inflammatory Tumor Microenvironment and ALDH1A1 in Cancer Cells”，文章的通讯作者是来自伊利诺伊大学香槟分校的Jefferson Chan教授，Chan 教授主要从事生物活性探针开发的研究。

醛脱氢酶1A1（ALDH1A1）主要催化异源性和内源性醛氧化成相应的羧酸盐，它不仅在保护细胞免受活性醛的侵害方面发挥着关键作用，还可以通过视黄酸信号通路调节干细胞分化。但是在癌细胞中，高表达ALDH1A1使癌细胞对化疗的抵抗力更强，促进肿瘤生长，并与很多不良的临床表现相关。因此，ALDH1A1已经成为癌症生物学中的一个关键的生物标志物。尽管ALDH1A1具有重要意义，但在体内研究ALDH1A1高表达癌细胞的方法仍然有限。现有的工具主要受到ALDH1A1的细胞内定位、荧光探针背景自发光等问题的干扰。

为了实现在体内检测ALDH1A1的活性，作者采用生物发光成像的策略。作者设计了一种逻辑门控生物发光探针AlDeLuc，可选择性地评估癌细胞中的ALDH1A1活性。AlDeLuc通过顺序的“AND”门控机制被激活，探针首先在癌细胞中常见的酸性胞内腔室转化为醛，然后被ALDH1A1转化为荧光素酶的底物，再通过外加荧光素酶激活生物发光。正常干细胞不表现出相同的酸性细胞内环境，不会触发探针，确保AlDeLuc对癌细胞中ALDH1A1活性的特异性检测。

在实验部分作者首先设计合成了逻辑门控探针并在体外测试其能在pH=4.5~6范围内被激活，这与癌细胞胞内腔室一致。然后作者设计了一系列控制实验分析了AlDeLuc的逻辑门控激活的机制，发现只有在HCl，ALDH1A1酶和Luciferase同时存在时，AlDeLuc才可以被成功激活发光，三个条件缺一不可，这与作者设想的“AND”门控激活机制一致。接下来作者评估了AlDeLuc在活细胞内的表现：在间充质干细胞（MSC）和人类肺癌细胞（A549）分别进行测试发现AlDeLuc只在癌细胞中被激活发光，而在正常干细胞中未被激活，显示出良好的选择性。

进行了上述一系列验证实验之后作者把AlDeLuc应用到了小鼠乳腺癌细胞由NO驱动的慢性炎症反应模型中，当AlDeLuc应用于L-NMMA（可降低胞内NO水平）处理的细胞时，发现相应的生物发光强度显著提高。而在干扰素γ（IFN-γ）处理的细胞中（可诱导一氧化氮合成酶刺激产生NO）生物发光强度降低，说明胞内NO水平和ALDH1A1酶活性呈现负相关。最后作者还在异种移植乳腺肿瘤的小鼠模型中评估了AlDeLuc探针的表现：小鼠单独服用AlDeLuc呈现出较强的荧光信号，而通过DEAB（一种竞争性和可逆的ALDH抑制剂）和AlDeLuc联合治疗观察到总发光强度明显衰减。证明了AlDeLuc在酸性内切体中成功水解，以及它在体内检测ALDH1A1活性的能力。

总的来说作者发展了一种生物发光逻辑门控探针AlDeLuc可用于检测胞内的ALDH1A1活性，具有背景低、灵敏度高、选择性好等优势。