近日，我院郭媛教授、陈希教授与华东理工大学李剑教授合作，率先利用关联衰老微环境的二维荧光探针策略实现了细胞和组织衰老的精准示踪。研究成果以《Two-Dimensional Design Strategy to Construct Smart Fluorescent Probes for the Precise Tracking of Senescence》为题，于2021年2月24日在化学类顶尖综合性期刊《Angewandte Chemie International Edition》上以长文（Research Article）形式在线刊发。该研究论文的第一作者和通讯作者单位为西北大学。

　　衰老是影响大多数生物的时间依赖性生理功能衰退现象，也是许多非传染性疾病最严重的风险因素。衰老相关β-半乳糖苷酶（SA-β-gal）是目前应用最广泛的衰老生物标志物，是评估细胞、组织衰老程度和预测个体健康寿命的重要工具。人类SA-β-gal是由 GLB1基因表达的一种内源性溶酶体酶，在衰老细胞和组织中具有较高的表达水平。然而，在某些癌症细胞（例如，卵巢癌细胞）或者一些特殊的细胞类型（例如，成熟的组织巨噬、破骨细胞等）中，内源性β-半乳糖苷酶（β-gal）也过度表达且与衰老无关。因此，构建可区分其他内源性β-gal的SA-β-gal检测体系对于衰老精准“诊断”具有重要意义且极具挑战性。

　　随着细胞衰老，溶酶体膜“质子泵”功能下降引起H⁺泄露，进而导致衰老细胞溶酶体pH值特异性地高于癌细胞或年轻细胞。本文作者从这一科学事实入手，提出一种关联溶酶体衰老微环境因素的二维SA-β-gal探针设计新策略，开发了兼具SA-β-gal活性识别和该酶所处溶酶体微环境pH检测功能的二维荧光探针，成功对衰老相关内源性β-gal和癌相关内源性β-gal进行了区分识别，实现了更精准的衰老可视化示踪。

　　郭媛教授课题组近年来聚焦衰老可视化“诊断”方向开展研究工作。2020年，该组与华东理工大学李剑教授课题组合作，利用不同种属β-gal的酶结合底物口袋形状不同，设计并开发出了第一代可区分识别人源SA-β-gal与细菌源β-gal的荧光探针分子，首次实现了人源SA-β-gal的种属选择性可视化识别（Chem. Sci., 2020, 11, 7292）。

　　本次报道的“二维探针策略”就是继解决SA-β-gal种属选择性问题之后，为进一步解决SA-β-gal与同种属非衰老相关β-gal的区分识别科学难题提出的。该系列工作的开展为衰老精准可视化“诊断”、抗衰老药物评价与研发提供了强有力的工具和崭新的研究思路。

阅读原文：

https://doi.org/10.1002/anie.202101278