科學家發明一種新型熒光探針

華東理工大學生物反應器工程國家重點實驗室、上海生物制造技術協同創新中心楊弋團隊首創了一種可監測單細胞和活體動物代謝狀態的新型熒光探針，并篩選到一個高效的抗癌化合物，揭示了其機制。相關研究成果發表于《細胞－代謝》雜志。

癌細胞代謝的改變是腫瘤發生與生長的根本原因;通過控制癌細胞的異常代謝來殺傷、抑制癌細胞，或使之回到正常細胞，可有效抑制癌癥發生的進程。然而利用傳統生化分析方法研究細胞代謝活動并搜尋抗癌藥物，存在著效率低、成本高的技術瓶頸。NAD/NADH是一對核心代謝物，是表征細胞代謝失衡的最佳參數。

楊弋團隊研發的新細胞代謝熒光探針SoNar，基于合成生物學方法構建，具有高靈敏度、高亮度和巨大動態范圍，可察覺癌細胞與正常細胞的微細代謝差異，真正實現在單細胞和活體動物水平對細胞代謝狀態的高時空分辨檢測和成像。利用SoNar，該團隊進行了基于細胞代謝的首次活細胞水平高通量化合物篩選，發現化合物KP372－1可在低濃度下廣泛殺傷不同人體組織來源的癌細胞。

利用代謝組學、化學生物學和遺傳學篩選等技術，研究人員最終鑒定了KP372－1是一種結構新穎的氧化還原循環底物，能在癌細胞中特異高表達的NQO1酶催化下產生極度氧化應激，進而殺滅癌細胞。據悉，該化合物比目前已進入臨床Ⅱ期的依賴NQO1的經典抗癌化合物β-拉帕醌具有更高的口服利用度、更長的藥物作用半衰期和更低的藥效濃度。

據悉，該項研究工作在楊弋的指導下，由趙玉政和呼慶勛等研究生耗時5年完成。同時，SoNar探針還可以廣泛應用于細胞代謝相關的活細胞與活體實時監測，為人們更好地了解物質與能量代謝的調節機制提供重要的創新工具與手段。