細胞微泡(MV)作為細胞間通訊與物質(zhì)交換的重要載體,在疾病診斷和藥物遞送等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。因此,深入探究MV的生物學(xué)過程對闡明其生理和病理功能具有重要意義。然而,由于缺乏特異性標(biāo)記方法,研究人員對MV的產(chǎn)生、分泌以及生理學(xué)作用依舊不明晰。安徽大學(xué)的張忠平/張瑞龍/耿軍龍研究團隊成功開發(fā)了一系列探針IC-Cn(n為烷基側(cè)鏈的碳原子數(shù)),實現(xiàn)了對MV的特異性標(biāo)記,并應(yīng)用于對MV及相關(guān)細胞器的原位成像。
基于MV的疏水膜環(huán)境與細胞膜、外泌體和其他細胞器的差異,通過工程化吲哚-香豆素陽離子熒光探針的疏水側(cè)鏈長度,精細調(diào)節(jié)探針的疏水性,制備了一系列熒光探針(實現(xiàn)了對不同亞細胞結(jié)構(gòu)(MV,線粒體,內(nèi)質(zhì)網(wǎng),外泌體和細胞膜等)的靶向。其中,低親脂性探針IC-C1,IC-C2和IC-C3(0.57 ≤ clogP ≤ 0.83)可以特異性的標(biāo)記MV;中等親脂性探針IC-C3,IC-C4和IC-C5(1.10 ≤ clogP ≤ 1.97)可以同時靶向MV和線粒體,并具有可區(qū)分的熒光壽命;高親脂性的探針會染色細胞中的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及細胞膜。
圖1. 探針的設(shè)計及其在細胞中的定位
利用IC-C1對MV的高特異性,研究團隊在細胞中對MV進行了原位成像,觀察到MV從細胞膜上的產(chǎn)生、其依賴偽足的運動以及細胞內(nèi)外MV的融合與分裂過程。
圖2. IC-C1用于監(jiān)測MV動力學(xué)的原位成像
IC-C4可以同時標(biāo)記MV和線粒體并具有可區(qū)分的熒光壽命。研究人員利用這一特性,原位監(jiān)測了線粒體衍生MV的生物發(fā)生及其分泌過程,而且發(fā)現(xiàn)了部分線粒體衍生MV可以與溶酶體融合以清除受損的線粒體,揭示了一種除線粒體自噬以外的維持線粒體穩(wěn)態(tài)新途徑。
圖3. IC-C4用于監(jiān)測MV與線粒體相互作用的原位成像
這項工作克服了以往MV標(biāo)記所面臨的特異性差和無法進行原位成像的缺點,深入研究了MV的組成、產(chǎn)生、分泌和功能。不僅為MV生理學(xué)提供了新的見解,還啟發(fā)了細胞研究中用于特異性標(biāo)記探針的設(shè)計策略。相關(guān)工作以Lipophilicity Modulation of Fluorescent Probes for In Situ Imaging of Cellular Microvesicle Dynamics為題發(fā)表在化學(xué)頂級期刊《Journal of the American Chemical Society》(org/10.1021/jacs.4c13516)上。安徽大學(xué)物質(zhì)科學(xué)與信息技術(shù)研究院2022級博士黃威為論文的第一作者,張瑞龍副教授和耿軍龍教授為論文的共同通訊作者。
新聞鏈接:https://www.ahu.edu.cn/2025/0117/c15129a356481/page.htm
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