四川大學(xué)華西醫(yī)院麻醉與危重急救研究室柯博文團(tuán)隊(duì)于2016年5月在Analytical Chemistry（影響因子6.35）發(fā)表文章“Real-Time Bioluminescence Imaging of Nitroreductase in Mouse Model”（長(zhǎng)按下方二維碼即可閱讀全文）。
硝基還原酶（nitroreductase，NTR）是一種在腫瘤缺氧微環(huán)境中過(guò)度表達(dá)的內(nèi)源性還原酶，與實(shí)體腫瘤中的缺氧程度直接相關(guān)，可在輔助因子存在下催化芳香族化合物上硝基的還原，如煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NADH）或還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH）。利用這種還原活性，NTR已被廣泛用作開(kāi)發(fā)和篩選抗癌硝基芳烴前藥的活化酶。因此，精確的缺氧檢測(cè)對(duì)于辨別腫瘤狀態(tài)、識(shí)別病理變量，以及預(yù)測(cè)抗癌治療效果都非常有利。而缺氧檢測(cè)策略已經(jīng)從直接氧測(cè)量轉(zhuǎn)向間接評(píng)估相關(guān)的生物狀態(tài)或條件，如NTR等生物還原代謝因子和缺氧誘導(dǎo)因子?？梢?jiàn)NTR在診斷和治療中的重要性，然而，它在活細(xì)胞和動(dòng)物中實(shí)時(shí)原位的精確檢測(cè)仍然是一個(gè)相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。
在本研究中，我們開(kāi)發(fā)了一種基于高選擇性化學(xué)反應(yīng)的響應(yīng)型生物發(fā)光小分子探針，用于實(shí)時(shí)無(wú)創(chuàng)檢測(cè)活體動(dòng)物內(nèi)的NTR動(dòng)態(tài)水平，并成功應(yīng)用于腫瘤模型缺氧微環(huán)境中內(nèi)源性NTR的可視化分析。該探針兼具生物發(fā)光成像靈敏度高和選擇性好的優(yōu)點(diǎn)，為小鼠腫瘤模型中NTR的體內(nèi)成像提供了一種強(qiáng)有力的分析工具，并為可視化腫瘤中NTR過(guò)表達(dá)和相關(guān)缺氧程度提供了一種可行的方法。
高選擇性響應(yīng)型生物發(fā)光小分子探針 硝基還原酶 D-螢光素/氨基螢光素
專家點(diǎn)評(píng)
楊浩副研究員：本研究工作通過(guò)合理設(shè)計(jì)識(shí)別基團(tuán)有效阻止螢光素酶對(duì)底物的催化，構(gòu)建基于螢火蟲(chóng)體內(nèi)發(fā)光底物螢光素結(jié)構(gòu)的響應(yīng)性生物發(fā)光探針，并將其應(yīng)用于小鼠腫瘤模型中NTR水平的生物成像。在NADH存在的情況下，檢測(cè)對(duì)象NTR自身的還原性，能夠特異性地將探針中的硝基官能團(tuán)轉(zhuǎn)化為羥胺或氨基，進(jìn)一步的消除反應(yīng)切斷連接鍵后，游離出（氨基）螢光素產(chǎn)生可探測(cè)的生物光學(xué)信號(hào)?；谶€原反應(yīng)的小分子生物發(fā)光探針具有選擇性好、靈敏度高、毒性低、體內(nèi)分布迅速等優(yōu)點(diǎn)，可用于活細(xì)胞和活體動(dòng)物水平的腫瘤生物標(biāo)記物的成像分析；通過(guò)對(duì)光信號(hào)的實(shí)時(shí)采集和圖像分析，揭示了實(shí)體瘤內(nèi)的NTR水平和缺氧狀態(tài)隨著腫瘤發(fā)展的變化規(guī)律。同時(shí)，所發(fā)展的生物可視化技術(shù)能夠準(zhǔn)確、連續(xù)、精確地反映出小分子抑制劑對(duì)實(shí)體腫瘤缺氧微環(huán)境的干預(yù)，初步構(gòu)建了細(xì)胞和活體水平對(duì)抗腫瘤藥物進(jìn)行高通量篩選和活性評(píng)價(jià)的體系，顯示活體可視化技術(shù)在藥物研究中的巨大潛力。
楊浩副研究員，2010年于華西臨床醫(yī)學(xué)院獲得博士學(xué)位，2013年博士后出站并留四川大學(xué)華西醫(yī)院生物治療國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。2018年開(kāi)始從事蛋白質(zhì)組學(xué)研究，并兼職主管四川大學(xué)華西醫(yī)院蛋白質(zhì)組學(xué)公共技術(shù)平臺(tái)。研究工作主要圍繞腫瘤等慢性疾病，利用蛋白質(zhì)工程手段開(kāi)發(fā)新型蛋白質(zhì)靶向分子機(jī)器，針對(duì)相關(guān)靶點(diǎn)進(jìn)行診斷和干預(yù)治療研究，同時(shí)利用蛋白質(zhì)組學(xué)等方法研究疾病發(fā)生發(fā)展分子機(jī)制，描畫(huà)疾病相關(guān)生物標(biāo)志物圖譜。重點(diǎn)圍繞腫瘤免疫分子腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體（TNF-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL）開(kāi)展藥物長(zhǎng)效化靶向遞送和聯(lián)合用藥等工作，致力于推動(dòng)TRAIL向臨床轉(zhuǎn)化。主持國(guó)家自然科學(xué)基金（Natural Science Foundation of China，NSFC）面上項(xiàng)目、NSFC青年基金、中國(guó)博士后基金特別資助、中國(guó)博士后基金面上項(xiàng)目、四川大學(xué)博士后專項(xiàng)基金特別資助等項(xiàng)目。作為主研人員，參與臨床重點(diǎn)專科重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目、國(guó)家科技部973等10余項(xiàng)研究。以第一作者和（或）通訊作者在Theranostics、J Control Release、J Biol Chem等雜志發(fā)表SCI論文十余篇。
作者投稿心得
文章的發(fā)表得益于對(duì)科研和臨床工作中的瓶頸和痛點(diǎn)問(wèn)題的不斷挖掘，針對(duì)腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程的復(fù)雜性，提出通過(guò)對(duì)腫瘤特異性生物標(biāo)志物水平的活體分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)抗腫瘤藥物治療的有效評(píng)估。
傳統(tǒng)的抗腫瘤藥物篩選和評(píng)價(jià)，主要是通過(guò)皮下接種的動(dòng)物腫瘤模型來(lái)進(jìn)行。由于藥物治療效果與腫瘤大小變化并不一定完全相關(guān)，因此常常需要處死動(dòng)物后對(duì)組織器官進(jìn)行進(jìn)一步檢測(cè)，才能分析藥物抗腫瘤效果。傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法具有時(shí)間長(zhǎng)、花費(fèi)高、動(dòng)物個(gè)體差異大等缺點(diǎn)。針對(duì)上述不足，應(yīng)用所開(kāi)發(fā)的光學(xué)探針，作者發(fā)展了一種非侵入的實(shí)時(shí)示蹤腫瘤生物標(biāo)記物的光學(xué)活體成像方法，能夠準(zhǔn)確的呈現(xiàn)腫瘤內(nèi)生物標(biāo)記物的動(dòng)態(tài)變化，將有助于直觀地研究藥物是何時(shí)、何處、如何對(duì)腫瘤起作用的，揭示傳統(tǒng)生物學(xué)難以發(fā)現(xiàn)的新規(guī)律，實(shí)現(xiàn)對(duì)抗腫瘤藥物的快速篩選和科學(xué)評(píng)價(jià)，進(jìn)而推動(dòng)抗腫瘤新藥、新靶標(biāo)和創(chuàng)新藥物作用機(jī)制的研究和轉(zhuǎn)化。
通信作者
柯博文，理學(xué)博士，碩士研究生導(dǎo)師，四川大學(xué)華西醫(yī)院麻醉與危重急救研究室研究員。課題組圍繞圍術(shù)期醫(yī)學(xué)重大需求，綜合麻醉學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、藥學(xué)等多學(xué)科交叉，在轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的研究與創(chuàng)新方面開(kāi)展了系統(tǒng)的探索性工作，形成了極具個(gè)人特色的研究體系：開(kāi)發(fā)了全世界第一個(gè)一氧化碳藥物；聚焦臨床應(yīng)用進(jìn)行麻醉藥物的創(chuàng)新研究；發(fā)展分子探針和光學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)手術(shù)可視化。所在團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了十余項(xiàng)科研課題，其中包括：擔(dān)任國(guó)家科學(xué)部“十二五”重大新藥創(chuàng)制課題副組長(zhǎng)、主持國(guó)家自然科學(xué)基金2項(xiàng)等。目前以通訊作者和（或）第一作者發(fā)表SCI文章數(shù)十篇，單篇論文最高影響因子40.18；授權(quán)中國(guó)專利3項(xiàng)，國(guó)際專利3項(xiàng)。所主持和參與開(kāi)發(fā)四個(gè)麻醉手術(shù)新藥的臨床前/臨床Ⅱ期/臨床Ⅲ期研究。先后榮獲Cell出版社國(guó)際學(xué)術(shù)獎(jiǎng)、中國(guó)藥學(xué)會(huì)-施維雅青年藥物化學(xué)家獎(jiǎng)、四川大學(xué)青年科技人才獎(jiǎng)，四川大學(xué)優(yōu)秀青年學(xué)者獎(jiǎng)等多項(xiàng)榮譽(yù)?，F(xiàn)任中華醫(yī)學(xué)會(huì)麻醉分會(huì)臨床研究及轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)組副組長(zhǎng)、四川省“千人計(jì)劃”特聘專家、四川省智能醫(yī)學(xué)分會(huì)理事。相關(guān)研究成果被健康報(bào)、人民網(wǎng)、新浪網(wǎng)等數(shù)十家媒體報(bào)道和轉(zhuǎn)載。
第一作者
馮萍，醫(yī)學(xué)博士，碩士研究生導(dǎo)師，四川大學(xué)華西醫(yī)院國(guó)家藥物臨床試驗(yàn)機(jī)構(gòu)·GCP中心教授。國(guó)家藥品監(jiān)督管理局GCP現(xiàn)場(chǎng)檢查員，四川省衛(wèi)生健康委學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人，四川省醫(yī)學(xué)會(huì)藥物及器械臨床評(píng)價(jià)與研究專業(yè)委員會(huì)委員。長(zhǎng)期從事內(nèi)科常見(jiàn)病的診斷與治療，擅長(zhǎng)新藥Ⅰ～Ⅳ期臨床研究方案設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析，創(chuàng)新藥物臨床開(kāi)發(fā)整體策略制定。研究方向?yàn)榕R床藥物器械評(píng)價(jià)，各類新藥的早期和Ⅰ期臨床研究，藥物可視化研究及評(píng)價(jià)。承擔(dān)臨床藥理學(xué)，醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)等課程的本科生及研究生教學(xué)工作，培養(yǎng)碩士研究生10名。作為課題負(fù)責(zé)人主持多項(xiàng)科研課題，其中包括國(guó)家級(jí)與省級(jí)課題。負(fù)責(zé)及參加40余項(xiàng)新藥臨床研究項(xiàng)目，主持生物統(tǒng)計(jì)課題40多項(xiàng)。在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表文章60余篇。
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本文編輯：梁宗國(guó)
本文排版：陳紅梅 張洪雪