分享Analytical Chemistry上的一篇文章，题目为A pH-Sensitive Spirocyclization Strategy for Constructing a Single Fluorescent Probe Simultaneous Two-Color Visualizing of Lipid Droplets and Lysosomes and Monitoring of Lipophagy。本文的通讯作者是来自山东大学晶体材料研究所的牛广乐教授，刘志强教授和于晓强教授，他们从事新型有机荧光材料的合成、设计和表征及其在生物医学成像领域内的应用相关研究。
细胞内的细胞器不仅各自拥有各自的功能，且拥有复杂的相互作用网络。脂滴（Lipid Droplets， LDs）不仅用于储存细胞内的脂质，且和其他细胞器拥有复杂的相互作用。如溶酶体参与的细胞内的脂滴降解过程，称脂噬，被发现与代谢疾病或者炎症相关。为了实现对脂噬过程的观察，往往需要同时观察脂滴和溶酶体。作者分析溶酶体和脂滴的特点：溶酶体在细胞内呈现偏酸性的环境而脂滴则偏中性，脂滴则是细胞内非常疏水的细胞器。因此作者提出了一种pH敏感的可以分子内螺环化的探针结构, 其在酸性条件下不进行螺环化，呈阳离子状态，具亲水性，且两端的共轭集团相连，吸收光谱发生红移；在中性和碱性条件下发生分子内螺环化，两端的共轭集团不连接，吸收光谱蓝移，呈电中性，具疏水性。经过优化，作者设计合成出名为CMHCH的探针，酸性形态CMHCH激发下发红光，碱性下形态为CMHC，激发下发绿光。
作者首先对CMHCH探针不同pH下吸收和发射光谱进行了检测：酸性条件下，吸收峰在560 nm处，随着pH升高，主要吸收波长向405 nm移动；在560 nm光激发条件下，随着pH升高，637nm（红）的荧光信号逐渐减弱；而在405nm激发下，随着pH升高，517nm（绿）的荧光增强。并且该探针在光照时间延长或反复pH变化的条件下信号没有出现明显减弱。
在体外检测CMHCH对细胞内常见组分的（各种无机离子，Cys，GSH等）稳定性后，作者将CMHCH用于SiHa细胞中脂滴和溶酶体的成像：在红光和绿光通道下能够观察到不同的标记效果，并且和商业化脂滴荧光探针Nile Red和溶酶体荧光探针LTDR能够观察到共定位，说明了CMHCH的确拥有同时标记脂滴和溶酶体的能力。随后，作者在一系列影响细胞溶酶体/脂滴含量涨落的条件下（如pH, 油酸，氯喹啉等）使用CMHCH对细胞进行标记，证明了CMHCH标记效果能够间接的反应溶酶体和脂滴的含量。
最后，作者将CMHCH探针用于脂噬过程的研究：在共聚焦成像模式下，0 min时绿色荧光（脂滴）和红色荧光（溶酶体）可区分且形态清晰，随着时间进行到30-45min，溶酶体形态变化，包围了脂滴，二者的荧光发生融合呈现黄色，说明了脂噬过程正在发生。细胞饥饿会促进脂噬过程，在饥饿细胞中使用CMHCH探针标记，发现45min后，绿色荧光的脂滴要明显的少于饥饿的细胞，证明了CMHCH探针可以标记饥饿细胞的快速脂噬过程。
综上，作者设计了一种pH敏感的双功能荧光探针，该探针在不同pH环境下呈不同的形态，且拥有不同的荧光发射波长，因此可以实现同时标记溶酶体和脂滴。并且该探针标记效果对脂滴和溶酶体含量敏感性好，可以间接反映这两种细胞器含量的涨落，实现脂噬过程的动态标记。
本文作者：WZC
责任编辑：LYP
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.1c01842
文章引用：DOI: 10.1021/acs.analchem.1c01842
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