湖南大学袁林课题组Angew. Chem.：基于氨基肽酶N和肿瘤还原环境激活的双锁荧光探针用于肿瘤边界的精准成像

癌症是世界上最致命的疾病之一，严重威胁着人们的健康，而手术切除是肝癌最常见和最有效的治疗方法之一。不能完整切除肿瘤浸润区域是导致肿瘤高复发率、患者高死亡率的重要原因。因此，实现术中肿瘤边界的高精度识别是提高患者术后生存质量的关键。而活体荧光成像技术由于其即时性、高分辨率、高特异性等检测优势，在精准手术导航技术领域有着较好的应用前景。然而，传统探针由于存在非特异性响应，而难以准确描绘肿瘤切缘。因此迫切地需要一种新型探针来准确描绘肿瘤边界、辅助临床术中切除，实现术后患者生存质量的提升。

近日， 湖南大学的袁林教授与湖南省人民医院刘苏来教授团队 合作，根据肿瘤增殖和生存所需的“攻击系统（肿瘤侵袭性肽酶）和防御系统（肿瘤还原性微环境）”，提出了一种基于肿瘤多维特征的“攻防一体化”策略来构建可激活的双锁探针，实现了肿瘤边界的精准成像 ( Angew. Chem. Int. Ed ., 2024 , e202406332.)。

肿瘤边 界的精准成像

荧光成像技术由于其即时性、高分辨率、高特异性等检测优势，在精准手术导航技术领域有着较好的应用前景。 而激活型荧光探针是实现精准成像的重要工具。

尽管已经有许多用于肿瘤成像的荧光探针被报道，但由于它们仅针对肿瘤的单一方面特征进行识别检测，而难以避免假阳性信号的产生。为了解决这一难题，作者根据肿瘤增殖所需要的“攻击系统”和抵御内外刺激的“防御系统”，提出了一种基于肿瘤多维特征的“攻防一体化”策略，并基于此设计开发出了一系列可激活双锁荧光探针( ANX )（图1）。

图1. 基于肿瘤攻防一体化（ODI）策略设计的可激活双锁荧光探针示意概览。（来源： Angew. Chem. ）

为了评估这些探针在体外对目标生物分子的响应能力，作者通过一系列测试包括改变目标生物分子的浓度、加入目标生物分子的抑制剂、HPLC分析以及选择性测试证明了这类探针在体外能够很好的和靶点反应并释放出荧光（图2）。

图2. 探针ANX的体外表征（来源： Angew. Chem. ）

作者将基于ODI策略设计的双锁荧光探针ANX与不同的细胞系孵育，发现与单靶标激活的探针相比，ANX能更好的区分肿瘤细胞和正常细胞（图3）。

图3. 探针ANX的活细胞成像评估。（来源： Angew. Chem. ）

为了进一步提高活体成像信背比，作者通过在HD染料羟基的邻位引入了氟原子降低染料的 pK _a ，制备了衍生化的探针FANQ。活体成像结果表明，基于ODI策略开发的探针能够有效消除非原位激活产生的假阳性信号，从而提高探针在肿瘤及其边界成像中的准确性（图4）。

图4. 基于 ODI 策略的荧光探针FANQ用于体内成像。（来源： Angew. Chem. ）