谷胱甘肽双光子荧光探针在喉癌手术导航中的潜在应用

谷胱甘肽（GSH）作为活细胞中最丰富的非蛋白质生物硫醇，可防止细胞成分受到氧化损伤并维持细胞内氧化还原稳态。为了进一步探索GSH是否可以用作在细胞水平上区分肿瘤病变的生物指标，在病理条件下对GSH进行高度选择性的检测和准确定量至关重要。海南医学院功能材料与分子影像研究PI团队设计了一种基于香豆素衍生物的双光子荧光探针Cou-Br，用于检测活细胞，小鼠模型和临床标本中的GSH。海南医学院研究生邹玉霞和曲阜师范大学研究生李明顺为共同第一作者，我院青年教师邢艳珑副教授为指导教师，第一附属医院耳鼻咽喉头颈外科周学军教授和急诊创伤学院于法标教授为共同通讯作者。通过与细胞内GSH水平呈正相关的荧光信号，该探针可以对各种细胞系中的GSH进行实时成像。在CS₂刺激的条件下，Cou-Br可以快速响应氧化损伤引起的细胞内GSH的波动。此外，在体外和体内都证明了Cou-Br的原位和体内生物成像性能。并且，依靠不同的GSH细胞浓度，该探针可成功用于识别具有深部组织成像和肿瘤边缘识别能力的人喉癌病变。总而言之，设计合成的Cou-Br探针可能会在临床上为癌症的外科手术提供强大的化学工具。

基于探针出色的检测性质，作者将探针应用于评估CS₂刺激下GSH水平的变化，通过流式分析了CS₂诱导的细胞凋亡。结果证实外源CS₂可以诱导细胞内H₂O₂的爆发并引起严重的氧化损伤，同时伴随着GSH浓度的降低和诱导细胞凋亡。外源性半胱氨酸的添加（在细胞中转化为GSH）将清除ROS，并维持细胞的氧化还原稳态，从而降低细胞凋亡率。探针Cou-Br可以灵敏地检测细胞内GSH的波动，可以用作研究活细胞中CS₂和GSH之间关系的潜在化学工具。

为了进一步验证开探针Cou-Br区分临床样本中癌症边缘的可能性，作者使用该探针检测人喉癌标本中的GSH并对其成像。结果表明，该探针不仅可以用于不同病理类型的人类喉癌的GSH成像，而且可以根据GSH的分化水平来区分肿瘤组织与周围的无病组织。

这一成果近期发表在ACS期刊ACS Sensors (SCI期刊，中科院一区top，影响因子6.94)上。

论文详细信息：

Bioimaging of Glutathione with a Two-Photon Fluorescent Probe and Its Potential Application for Surgery Guide in Laryngeal Cancer.  ACS Sens. Publication Date:December 9, 2019.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssensors.9b02118