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材料学部学者开发细胞微泡特异标记探针
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,研究人员对MV的产生、分泌以及生理学作用依旧不明晰。安徽大学的张忠平/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。
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。
![](https://imgpai.thepaper.cn/pph/newpai/image/20250119/10c9795d-3400-4359-b1de-064d9981a5ec.jpg)
图1. 探针的设计及其在细胞中的定位
利用IC-C1对MV的高特异性,研究团队在细胞中对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。
![](https://imgpai.thepaper.cn/pph/newpai/image/20250119/6f24dabf-7797-43db-b055-adf1e59a7151.jpg)
图2. IC-C1用于监测MV动力学的原位成像
IC-C4可以同时标记MV和线粒体并具有可区分的荧光寿命。研究人员利用这一特性,原位监测了线粒体衍生MV的生物发生及其分泌过程,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。
![](https://imgpai.thepaper.cn/pph/newpai/image/20250119/6e6cac1a-95be-4476-abe1-3be9fac9020b.jpg)
图3. IC-C4用于监测MV与线粒体相互作用的原位成像
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。相关工作以Lipophilicity Modulation of Fluorescent Probes for In Situ Imaging of Cellular Microvesicle Dynamics为题发表在化学顶级期刊《Journal of the American Chemical Society》(org/10.1021/jacs.4c13516)上。安徽大学物质科学与信息技术研究院2022级博士黄威为论文的第一作者,张瑞龙副教授和耿军龙教授为论文的共同通讯作者。
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