大连理工大学化学生物学课题组在肿瘤的荧光可视化诊断领域取得新进展

基于反应的turn-on型荧光探针是利用探针与分析物发生化学反应前后荧光发生变化，实现对分析物特异性识别的一类荧光探针。该技术因具有操作简单，高灵敏性、高选择性、低成本、无创、原位和实时检测等优点，被广泛地应用于生物、医学、化学生物学等领域。

近日，大连理工大学化工学院化学系张志超教授团队在中科院化学大类一区杂志Analytical Chemistry（Anal. Chem.2021,93, 9669-9676）上发表题为Discovery of a fluorogenic probe for in situ pyruvate kinase M2 iso-form (PKM2) labeling through chemoselective S_NAr with a binding site lysine residue的研究论文，首次制备出在活细胞全蛋白质组水平特异性识别肿瘤标志物丙酮酸激酶M2亚型（PKM2）的基于反应的turn-on型荧光探针AT-OPC1，有利于癌症的早期准确诊断，在精准医疗领域具有广阔的应用前景。

图1.AT-OPC1荧光标记Lys反应机理图

PKM2在多种人类癌细胞中高表达，促进有氧糖酵解和合成代谢，是多种肿瘤的潜在生物标志物。因此，利用荧光探针可视化研究早期癌症发生和发展过程中细胞内PKM2水平的动态变化，有利于癌症的早期准确诊断。该探针在细胞原位和蛋白质组水平上特异性非共价结合PKM2蛋白之后，与赖氨酸残基Lys305发生亲核反应并实现了荧光turn-on响应，且不受细胞内大量存在的谷胱甘肽（GSH）等生物硫醇的干扰，能够通过凝胶荧光成像和细胞荧光成像反映细胞内PKM2蛋白的水平变化，实现对于肿瘤细胞和正常细胞的区分，有望应用于肿瘤的早期诊断。

图2.利用AT-OPC1实现肿瘤组织的荧光染色，反映肿瘤细胞和正常细胞PKM2蛋白的水平差异，实现肿瘤的早期诊断

该研究得到了国家自然科学基金项目和大连理工大学-辽宁省肿瘤医院医工合作项目的资助。论文第一作者为大连理工大学特评副教授王紫千，通讯作者为张志超教授。