近日，華東理工大學(xué)藥學(xué)院錢旭紅院士、楊有軍教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合華東師范大學(xué)羅瀟研究員、徐州醫(yī)科大學(xué)齊素華教授、上海中醫(yī)藥大學(xué)葛廣波教授，成功開發(fā)了首例靶向“脂質(zhì)脫氫”的早期鐵死亡檢測(cè)熒光探針家族（LHA系列探針）。該研究通過(guò)理性設(shè)計(jì)，巧妙模擬多不飽和脂肪酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建出LHA585（紅光）、LHA675（深紅光）及LHA930（近紅外二區(qū)）三個(gè)高性能探針，實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞及活體水平鐵死亡的早期、高特異性、精準(zhǔn)可視化檢測(cè)。其中，LHA585在體外缺血再灌注模型中表現(xiàn)出卓越檢測(cè)性能，其熒光開啟信號(hào)比現(xiàn)行金標(biāo)準(zhǔn)探針提前約8小時(shí)，而LHA930憑借其近紅外二區(qū)穿透優(yōu)勢(shì)，已成功應(yīng)用于活體小鼠藥物性肝損傷模型，實(shí)現(xiàn)了深部組織鐵死亡過(guò)程的動(dòng)態(tài)可視化觀測(cè)。相關(guān)成果以“Early Ferroptosis Detection Targeting Lipid Hydrogen Abstraction”為題發(fā)表在J. Am. Chem. Soc.上（https://doi.org/10.1021/jacs.5c17084）。

圖1：鐵死亡生物化學(xué)機(jī)制與LHA系列探針的檢測(cè)特性

　　鐵死亡是一種依賴于Fe2?和脂質(zhì)過(guò)氧化的調(diào)節(jié)性細(xì)胞死亡方式，與缺血再灌注損傷、神經(jīng)退行性疾病、腫瘤等多種疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。其生物化學(xué)核心特點(diǎn)在于脂質(zhì)過(guò)氧化的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，而脂質(zhì)脫氫正是該級(jí)聯(lián)反應(yīng)的起始步驟，是早期檢測(cè)鐵死亡的理想靶點(diǎn)。然而，由于缺乏能夠特異性識(shí)別脂質(zhì)脫氫的分子工具，鐵死亡的早期精準(zhǔn)檢測(cè)一直是領(lǐng)域內(nèi)的重大挑戰(zhàn)。

　　研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)多不飽和脂肪酸（如亞油酸）及其過(guò)氧化的自由基化學(xué)進(jìn)行深入分析，提出了創(chuàng)新的探針設(shè)計(jì)策略：通過(guò)模擬天然底物多烯丙基氫結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵死亡的特異性精準(zhǔn)檢測(cè)。該策略核心是利用“4-苯基-3-甲基-2-丁烯基”基團(tuán)中的雙烯丙基氫作為反應(yīng)位點(diǎn)，精準(zhǔn)模擬細(xì)胞膜中易受攻擊的多不飽和脂質(zhì)中的多烯丙基氫結(jié)構(gòu)。通過(guò)將該基團(tuán)共價(jià)連接至呫噸染料（氧羅丹明、硅羅丹明及近紅外ESi5染料）的meso位，成功構(gòu)建了以碳籠羅丹明為母核的LHA系列探針。

圖2：LHA585和金標(biāo)準(zhǔn)探針對(duì)OGD/R細(xì)胞模型中鐵死亡的檢測(cè)能力比較。

　　研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)驗(yàn)證了LHA探針的優(yōu)異性能：（一）高靈敏度與特異性：LHA系列探針能特異性響應(yīng)與脂質(zhì)過(guò)氧化相關(guān)的多種高活性氧自由基（ROO·，RO·，HO·等）而對(duì)H?O?、ClO?等無(wú)明顯反應(yīng)。（二）良好的光穩(wěn)定性與生物相容性：探針本身無(wú)背景熒光，且對(duì)光照穩(wěn)定，適合長(zhǎng)時(shí)間活細(xì)胞成像。（三）卓越的早期檢測(cè)能力：在HT22細(xì)胞的氧糖剝奪/再灌注模型中，LHA585在再灌注初期即產(chǎn)生熒光信號(hào)，比現(xiàn)行金標(biāo)準(zhǔn)探針C11-BODIPY 581/591提前約8小時(shí)檢測(cè)到鐵死亡的發(fā)生。（四）活體成像可行性：進(jìn)一步開發(fā)的近紅外二區(qū)探針LHA930，成功應(yīng)用于對(duì)乙酰氨基酚（APAP）誘導(dǎo)的小鼠藥物性肝損傷模型，通過(guò)尾靜脈注射后，在肝臟部位觀察到顯著的熒光增強(qiáng)，且該信號(hào)可被鐵死亡抑制劑Fer-1有效抑制，證實(shí)了鐵死亡在此肝損傷過(guò)程中的關(guān)鍵作用。

圖3：LHA930對(duì)活體小鼠APAP誘導(dǎo)肝損傷中的鐵死亡檢測(cè)。

　　該系列探針的成功開發(fā)，首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)鐵死亡關(guān)鍵環(huán)節(jié)——脂質(zhì)脫氫反應(yīng)的特異性熒光檢測(cè)，為深入解析鐵死亡的觸發(fā)機(jī)制、相關(guān)疾病的早期診斷及藥物篩選提供了強(qiáng)有力的化學(xué)工具。

　　論文的第一通訊單位為華東理工大學(xué)，通訊作者為藥學(xué)院楊有軍教授、錢旭紅院士，華東師范大學(xué)羅瀟研究員，徐州醫(yī)科大學(xué)齊素華教授，上海中醫(yī)藥大學(xué)葛廣波教授。共同第一作者為藥學(xué)院博士研究生李燦坤、姚成、徐州醫(yī)科大學(xué)碩士研究生蘇瑞琦和上海中醫(yī)藥大學(xué)博士研究生鄧言言。本研究得到科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金委、上海市科委以及高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)和生物反應(yīng)器工程全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題的支持。

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1021/jacs.5c17084