浙大于興華、孫斐團隊Science China Chemistry：開發“偽四通道”熒光探針,實現過氧亞硝基陰離子濃度動態追蹤與疾病可視化診斷

導讀

浙江大學醫學院附屬邵逸夫醫院于興華、孫斐團隊在《Science China Chemistry》期刊發表研究論文A Pseudo-Four-Channel Fluorescent Probe for Dynamic Tracking of Peroxynitrite Fluctuation and Its Application in Visualizing Inflammation and Acute Kidney Injury，報道了一種名為RS-L的新型“偽四通道”熒光探針。該探針能夠根據過氧亞硝基陰離子（ONOO?）濃度的不同產生差異化的熒光信號輸出，實現了對該分子從生理信使到病理毒素“臨界點”的直觀區分，并在炎癥和急性腎損傷（AKI）模型中成功驗證了其動態監測能力。

濃度依賴性響應機制：從“比率傳感”到“多參量輸出”

過氧亞硝基陰離子是體內一氧化氮與超氧陰離子快速反應生成的重要信號分子。在生理狀態下，低濃度的ONOO?參與正常的信號轉導；但在炎癥、神經退行性疾病和癌癥等病理條件下，其持續過量生成會引發蛋白質硝化、脂質過氧化和DNA損傷，加速疾病進展。然而，現有熒光探針大多只能報告ONOO?的存在與否，難以區分其濃度水平的細微差異。

RS-L探針的設計巧妙利用了濃度依賴的級聯反應。該探針由萘酰亞胺（能量供體）和半花菁染料（能量受體）共價連接而成。在較低濃度的ONOO?作用下，探針的綠色通道（564 nm）和近紅外通道（731 nm）同步激活，建立起基于F?rster共振能量轉移（FRET）的比率型傳感體系。當ONOO?濃度進一步升高至病理水平時，半花菁單元發生不可逆的氧化裂解，導致近紅外通道猝滅、FRET阻斷引起綠色熒光二次增強，同時產生新的藍色通道（456 nm）。

這一多參量輸出構成了一個“偽四通道”信息矩陣：三個真實的光譜通道（藍、綠、近紅外）外加一個由比率信號衍生出的分析偽通道，實現了自校準的半定量分析。光譜滴定實驗表明，綠色通道和近紅外通道的檢測限分別為1.205 μM和0.443 μM，而藍色通道則呈現閾值激活型響應特征。

細胞與活體成像驗證

研究團隊在HeLa細胞中驗證了RS-L對外源性ONOO?的分級響應能力。隨著ONOO?濃度梯度升高，探針的熒光信號模式從“綠+紅”雙通道激活轉變為“綠增強+紅猝滅+藍出現”的三通道模式，比率信號的拐點清晰反映了濃度區間的轉換。

在脂多糖（LPS）誘導的炎癥模型中，RS-L成功捕捉了內源性ONOO?隨炎癥進展的動態演變：早期炎癥（LPS處理6小時）主要表現為綠、紅雙通道增強；而嚴重炎癥（LPS處理18小時）則觸發紅通道猝滅、藍通道點亮，表明ONOO?濃度已跨越病理閾值。ONOO?清除劑N-乙酰半胱氨酸（NAC）可有效抑制這些熒光變化，證實了信號的特異性。

在急性腎損傷模型中的應用

急性腎損傷是一種起病急、進展快且缺乏早期敏感診斷標志物的危重臨床病癥。研究團隊利用鐵死亡誘導劑Erastin建立了AKI細胞模型（HK-2細胞）。結果顯示，隨著Erastin濃度升高，RS-L的熒光響應模式發生了與炎癥模型一致的分級變化。鐵死亡抑制劑白藜蘆醇（Res）和ONOO?清除劑NAC均能有效抑制這些熒光變化，揭示了ONOO?在鐵死亡相關AKI病理過程中的重要作用。

在斑馬魚活體模型中，RS-L同樣展現了濃度依賴的二級響應模式，證實了該探針在復雜生物體內環境中仍能保持其分級監測能力。該研究由董雪梅、王玲玲等完成。

研究意義

該研究不僅為解析ONOO?濃度依賴性生物學功能提供了有力的化學工具，其“偽四通道”級聯響應設計范式也為開發能夠解碼復雜生物信號的智能探針開辟了新思路。

Science China Chemistry (2026)

A Pseudo-Four-Channel Fluorescent Probe for Dynamic Tracking of Peroxynitrite Fluctuation and Its Application in Visualizing Inflammation and Acute Kidney Injury.Xuemei Dong, Lingling Wang, Xinghua Yu, Fei Sun

原文鏈接：sciengine.com/SCC/doi/10.1007/s11426-026-3689-9