活体成像技术突破，登上Nature大子刊！

BioMed科技 · 公众号 · · 2025-02-07 19:00

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Rhobo6探针点亮细胞外基质

细胞外基质（ECM）在多细胞生物中扮演着极为重要的角色，它不仅为细胞提供物理支撑，还在细胞信号传导、组织形态发生、细胞分化以及病理过程（如肿瘤转移和组织纤维化）中发挥关键作用。随着生物医学研究的不断深入，对ECM的动态变化和功能理解的需求日益增加，尤其是在肿瘤研究、再生医学和发育生物学等领域。然而，现有的ECM成像技术存在诸多局限性，例如传统的荧光标记方法通常需要对细胞或组织进行固定处理，这不仅可能破坏ECM的天然结构，还限制了对活体组织的实时成像能力。此外，这些方法往往只能标记有限的目标分子，难以提供全面的ECM结构信息，而且在长时间成像过程中容易出现光漂白现象，降低了成像信号的稳定性和可靠性。

霍华德·休斯医学研究所 Kayvon Pedram 等人开发了一种能够实现活体组织中ECM快速、无损且稳定成像的Rhobo6荧光探针技术。Rhobo6作为一种细胞不可渗透的小分子荧光探针，能够特异性地结合到糖链上，而糖链是ECM中几乎所有成分的共同特征。这种探针不仅具有高选择性和低光漂白特性，还能够快速扩散到组织内部，实现对深层组织的成像。与传统的成像技术相比，Rhobo6的使用无需复杂的固定和标记步骤，大大简化了成像流程，提高了成像效率，同时其广泛的组织穿透能力使其适用于多种生物样本的成像，包括活体动物模型。相关内容以“Live imaging of the extracellular matrix with a glycan-binding fluorophore”为题发表在《 Nature Methods 》中。

【 主要内容 】

图1 Rhobo6的光物理特性及设计原理

Rhobo6是一种基于罗丹明的小分子荧光探针，通过在分子结构中引入硼酸基团，使其能够特异性地结合到糖链上的1,2-和1,3-二醇基团。这种结合会导致荧光信号的增强（turn-on）和红移（red shift）。图中展示了Rhobo6在结合糖类（如山梨醇）前后的吸收和发射光谱变化，以及其在细胞外空间和细胞内的荧光对比效果。这些特性使得Rhobo6能够在不穿透细胞的情况下，特异性地标记细胞外基质，为活体成像提供了可能。

图2 Rhobo6对纯化糖链和ECM组分的标记能力

实验通过将Rhobo6与这些组分共孵育，观察到显著的荧光对比，表明Rhobo6能够有效标记这些糖链和ECM组分。此外，通过使用酶（如过碘酸钠和软骨素酶）处理这些组分，进一步证实了Rhobo6的荧光信号依赖于糖链的存在。图中展示了Rhobo6在不同浓度下的结合动力学，以及其在活细胞表面的标记效果，证明了Rhobo6能够特异性地标记细胞表面的糖链，且不进入细胞内部。

图3 Rhobo6对离体组织的标记效果

实验使用了多种离体组织（如小鼠唾液腺、胰腺和肌肉）进行标记，结果表明Rhobo6能够快速渗透组织并标记ECM结构，且不干扰组织的正常发育和功能。此外，Rhobo6与传统的蛋白基荧光探针（如抗胶原蛋白抗体）的共标记实验表明，Rhobo6能够提供更全面的ECM结构视图，而不仅仅是特定的ECM组分。

图4 Rhobo6在小鼠体内的分布和标记效果

Rhobo6能够在多种组织（如肌肉、胰腺、肾脏等）中有效标记ECM结构，且在脑组织中未观察到标记，这可能是由于血脑屏障的限制。此外，Rhobo6在组织中的标记效果与传统的二倍频生成（SHG）和双光子自荧光成像技术相比，具有更高的成像效率和更低的光毒性。

图5 Rhobo6在肿瘤模型中的应用

Rhobo6能够有效标记肿瘤微环境中的ECM结构，并且在肿瘤侵袭和转移过程中，ECM的纤维排列方式发生了显著变化。此外，Rhobo6在活体小鼠模型中的成像结果与固定后的免疫荧光染色结果高度一致。

【 全文总结 】

本文介绍了一种名为Rhobo6的新型荧光探针，用于活体成像细胞外基质（ECM）。Rhobo6是一种细胞不可渗透的小分子，能够特异性地结合到糖链上，并在结合后增强荧光信号并发生红移。该探针在多种纯化的ECM组分、离体组织以及活体小鼠模型中表现出良好的标记效果和组织穿透能力，且不干扰组织的正常发育和功能。在肿瘤模型中，Rhobo6能够有效标记肿瘤微环境中的ECM结构，并揭示肿瘤侵袭过程中ECM纤维排列的变化。Rhobo6具有高选择性、低光漂白和广泛的组织穿透能力，为ECM成像提供了一种高效、无损的新工具，有望推动肿瘤研究、再生医学和发育生物学等领域的发展。

活体成像技术突破，登上Nature大子刊！

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