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【分析】安徽大学张瑞龙/耿军龙研究团队JACS：特异性细胞微泡探针的开发

X-MOL资讯 · 公众号 · · 2025-01-14 08:09

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细胞微泡 （MV）作为细胞间通讯与物质交换的重要载体，在疾病诊断和药物递送等领域有着广阔的应用前景。因此，深入探究MV的生物学过程对阐明其生理和病理功能具有重要意义。然而，由于缺乏特异性标记方法，人们对MV的产生、分泌以及生理学作用依旧不明晰。最近 安徽大学 的 张瑞龙/耿军龙 研究团队成功开发了 一系列探针IC-Cn（n为烷基侧链的碳原子数），实现了对MV的特异性标记，并应用于对MV及相关细胞器的原位成像。

研究人员基于MV的疏水膜环境与细胞膜、外泌体和其他细胞器的差异，通过工程化吲哚-香豆素阳离子荧光探针的疏水侧链长度，精细调节探针的疏水性，制备了一系列荧光探针，实现了对不同亚细胞结构（MV、线粒体、内质网、外泌体和细胞膜等）的靶向。其中，低亲脂性探针IC-C1、IC-C2和IC-C3（0.57 ≤ clogP ≤ 0.83）可以特异性的标记MV；中等亲脂性探针IC-C3、IC-C4和IC-C5（1.10 ≤ clogP ≤ 1.97）可以同时靶向MV和线粒体，并具有可区分的荧光寿命；高亲脂性的探针会染色细胞中的内质网及细胞膜。

图1. 探针的设计及其在细胞中的定位。图片来源： J. Am. Chem. Soc.

利用IC-C1对MV的高特异性，研究人员在细胞中对MV进行了原位成像，观察到MV从细胞膜上的产生、其依赖伪足的运动以及细胞内外MV的融合与分裂过程。

图2. IC-C1用于监测MV动力学的原位成像。图片来源： J. Am. Chem. Soc.

IC-C4可以同时标记MV和线粒体并具有可区分的荧光寿命。利用这一特性，原位监测了线粒体衍生MV的起源及分泌过程，而且发现了部分线粒体衍生MV可以与溶酶体融合以清除受损的线粒体，揭示了一种除线粒体自噬以外的维持线粒体稳态新途径。

图3. IC-C4用于监测MV与线粒体相互作用的原位成像。图片来源： J. Am. Chem. Soc.

综上所述，这项工作克服了以往MV标记所面临的特异性差和无法进行原位成像的缺点，深入研究了MV的组成、产生、分泌和功能。不仅为MV生理学提供了新的见解，还启发了细胞研究中用于特异性标记探针的设计策略。

这一成果近期发表在 Journal of the American Chemical Society 上，安徽大学物质科学与信息技术研究院博士研究生黄威为论文的第一作者，安徽大学化学化工学院 张瑞龙 副教授和安徽大学物质科学与信息技术研究院的 耿军龙 教授为论文的共同通讯作者。该工作受到了国家自然科学基金重点项目（22134001），面上项目（22174001、22104001、22374001和22074001）和中国-瑞典联合项目（CH2017-7243）的支持。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Lipophilicity Modulation of Fluorescent Probes for In Situ Imaging of Cellular Microvesicle Dynamics

Wei Huang, Guangmei Han, Dong Wang, Yingzhong Zhu, Hui Wang, Zhengjie Liu, Kajsa Uvdal, Junlong Geng,* Zhangjun Hu, Ruilong Zhang,* and Zhongping Zhang

J. Am. Chem. Soc ., 2025 , DOI: 10.1021/jacs.4c13516

张瑞龙副教授简介

张瑞龙，博士，安徽大学化学化工学院，副教授，博士生导师。2016于中国科学技术大学获得分析化学博士学位。2016年至今在安徽大学化学化工学院工作，历任讲师、副教授。主要从事小分子荧光探针的设计与合成及其在细胞与活体中的成像分析。先后主持安徽省自然科学基金面上项目1项、国家自然科学基金青年项目1项、国家自然科学基金面上项目1项。以第一作者或通讯作者在 PNAS, J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Anal. Chem. 等期刊上发表论文多篇。

https://www.x-mol.com/university/faculty/382343

耿军龙教授简介

耿军龙，2014年于新加坡国立大学取得博士学位。随后在新加坡材料工程研究院、美国伊利诺伊大学香槟分校、新加坡国立大学从事科学研究。2022年加入安徽大学任教授、博士生导师。研究方向围绕荧光及多功能探针及其在生物成像和纳米医学的应用研究，致力于发展从细胞器、细胞、组织到动物层面的成像技术，揭示生物生理过程，并开发相应诊断治疗工具。先后主持国家自然科学基金面上项目1项。以第一作者或通讯作者在 Sci. Adv., J. Am. Chem. Soc., Chem. Mater., Small. 等期刊上发表论文20余篇。

【分析】安徽大学张瑞龙/耿军龙研究团队JACS：特异性细胞微泡探针的开发

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