当前位置 > 首页 > 新闻动态 > 科技前沿
科学家发明一种新型荧光探针
发表日期: 2015-06-02 作者: 杨弋等 文章来源:《细胞-代谢》
打印 文本大小:    

 

华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室、上海生物制造技术协同创新中心杨弋团队首创了一种可监测单细胞和活体动物代谢状态的新型荧光探针,并筛选到一个高效的抗癌化合物,揭示了其机制。55日,相关研究成果发表于Cell Metabolism杂志。

癌细胞代谢的改变是肿瘤发生与生长的根本原因;通过控制癌细胞的异常代谢来杀伤、抑制癌细胞,或使之回到正常细胞,可有效抑制癌症发生的进程。然而利用传统生化分析方法研究细胞代谢活动并搜寻抗癌药物,存在着效率低、成本高的技术瓶颈。NAD/NADH是一对核心代谢物,是表征细胞代谢失衡的最佳参数。

杨弋团队研发的新细胞代谢荧光探针SoNar,基于合成生物学方法构建,具有高灵敏度、高亮度和巨大动态范围,可察觉癌细胞与正常细胞的微细代谢差异,真正实现在单细胞和活体动物水平对细胞代谢状态的高时空分辨检测和成像。利用SoNar,该团队进行了基于细胞代谢的首次活细胞水平高通量化合物筛选,发现化合物KP372-1可在低浓度下广泛杀伤不同人体组织来源的癌细胞。

利用代谢组学、化学生物学和遗传学筛选等技术,研究人员最终鉴定了KP372-1是一种结构新颖的氧化还原循环底物,能在癌细胞中特异高表达的NQO1酶催化下产生极度氧化应激,进而杀灭癌细胞。据悉,该化合物比目前已进入临床II期的依赖NQO1的经典抗癌化合物β-拉帕醌具有更高的口服利用度、更长的药物作用半衰期和更低的药效浓度。

据悉,该项研究工作在杨弋的指导下,由赵玉政和呼庆勋等研究生耗时5年完成。同时,SoNar探针还可以广泛应用于细胞代谢相关的活细胞与活体实时监测,为人们更好地了解物质与能量代谢的调节机制提供重要的创新工具与手段。(来源:中国科学报 黄辛)

 

SoNar, a Highly Responsive NAD+/NADH Sensor, Allows High-Throughput Metabolic Screening of Anti-tumor Agents

 

Abstract  The altered metabolism of tumor cells confers a selective advantage for survival and proliferation, and studies have shown that targeting such metabolic shifts may be a useful therapeutic strategy. We developed an intensely fluorescent, rapidly responsive, pH-resistant, genetically encoded sensor of wide dynamic range, denoted SoNar, for tracking cytosolic NAD+ and NADH redox states in living cells and in vivo. SoNar responds to subtle perturbations of various pathways of energy metabolism in real time, and allowed high-throughput screening for new agents targeting tumor metabolism. Among > 5,500 unique compounds, we identified KP372-1 as a potent NQO1-mediated redox cycling agent that produced extreme oxidative stress, selectively induced cancer cell apoptosis, and effectively decreased tumor growth in vivo. This study demonstrates that genetically encoded sensor-based metabolic screening could serve as a valuable approach for drug discovery.

 

原文链接:http://www.cell.com/cell-metabolism/abstract/S1550-4131(15)00164-3

 


电话:028-82890289   传真:028-82890288   Email:swsb@cib.ac.cn
邮政编码:610213   地址:四川省成都市天府新区群贤南街23号
中国科学院成都生物研究所 版权所有
蜀ICP备05005370号-1