酶是人體不可或缺得生物大分子，可通過催化底物得化學反應調控細胞得正常功能。然而，酶得催化活性異常與人類重大疾病得發生與發展密切相關（如癌癥、細胞衰老等）。

上年年，華東理工大學費林加諾貝爾科學家聯合研究中心與中科院上海藥物所、China蛋白質中心、美國得克薩斯大學奧斯丁分校以及英國巴斯大學合作在酶激活型光控熒光染料得超高分辨成像取得重要進展，研究成果以“Photochromic Fluorescent Probe Strategy for the Super-resolution Imaging of Biologically important Biomarkers”為題全文發表于《美國化學會志》（JACS）。

01

—

研究介紹（節選）

前期研究中，研究團隊通過構建螺吡喃-萘酰亞胺光控熒光染料體系，實現了肝癌細胞得靶向光控熒光成像（Nat.Commun. 2017, 8, 987），進而通過人血清白蛋白（HSA）得引入，構建了光控探針/蛋白質復合物，提升了探針得雙熒光發射性能，實現了肝癌細胞得靶向雙熒光循環成像（J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 8671?8674）。

在上述基礎上，科研人員在光致變色基團螺吡喃結構中引入了可被β-半乳糖苷酶（β-Gal）水解得β-半乳糖基團，同步抑制了螺吡喃得光致變色性能和熒光性能，并進一步將探針與HSA結合，形成光學性能增強得蛋白復合體。復合探針被細胞內化后受β-Gal催化水解β-半乳糖殘基，從而同步激活螺吡喃分子得光致變色和熒光性能。

基于探針獨特得光控“熒光閃爍”性能，研究人員運用超高分辨成像技術（STORM—隨機光學重建顯微鏡）提升了探針得衍射極限（分辨率74-80 nm），在亞細胞層次實現了β-Gal在卵巢癌細胞和衰老細胞中得活性分布探測。

02

—

研究結果（部分）

實驗表明，卵巢癌細胞得β-Gal傾向于均勻分布在胞質中，而在衰老細胞中傾向于溶酶體分布。平行應用膜檢測算法（membrane detection algorithm）分析了兩種不同細胞中酶分布得數據信息，構建了兩種不同病理狀態下得多邊形模型圖，為酶催化生物大分子動態修飾得亞細胞水平精準成像提供了新得化學工具。

上述研究工作主要由柴先志博士、韓海浩博士和Adam C. Sedgwick博士在華東理工大學化學與分子工程學院張雋佶副教授、賀曉鵬研究員和中科院上海藥物所李佳研究員指導下協作完成，并得到了田禾院士得悉心指導。

超高分辨成像實驗得到了China蛋白質中心得李娜老師、李瑤老師和于洋老師得指導。研究工作獲得了China自然科學基金“生物大分子動態修飾與化學干預”重大基礎研究計劃、優秀青年科學基金、上海市啟明星計劃、上海市重大科技專項等項目得資助。

03

—

超高分辨顯微成像系統iSTORM

感謝所介紹得隨機光學重建顯微鏡STORM目前已在國內實現商業化。力顯智能現已發布得超高分辨率顯微成像系統 iSTORM，成功實現了光學顯微鏡對衍射極限得突破，使得在 20納米得分辨率尺度上從事生物大分子得單分子定位與計數、亞細胞及超分子結構解析、生物大分子生物動力學等方面得研究成為現實，從而給生命科學、醫學等領域帶來重大突破。

超高分辨率顯微成像系統 iSTORM 具有 20 納米超高分辨率、3通道同時成像、3D同步拍攝、實時重構、2小時新手掌握等特點，已實現活細胞單分子定位與計數，并提供熒光染料選擇、樣本制備、成像服務與實驗方案整體解決方案，以納米級觀測精度、高穩定性、廣泛環境適用、快速成像、簡易操作等優異特性，獲得了市場認可。

參考文獻

Photochromic Fluorescent Probe Strategy for the Super-resolution Imaging of Biologically important Biomarkers . Xianzhi Chai, Hai-Hao Han, Adam C. Sedgwick, Na Li, Yi Zang, Tony D. James, Junji Zhang*, Xi-Le Hu, Yang Yu, Yao Li, Yan Wang, Jia Li*, Xiao-Peng He*, He Tian J. Am. Chem. Soc., 上年, DOI: 10.1021/jacs.0c05379

*請聯系刪除。