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2X-罗丹明——用于构建近红外化学遗传学指示剂的新型荧光染料骨架

时间:2024-05-13     作者:X-MOL【转载】   来自:X-MOL

转载:X-MOL

我们对事物的认知往往遵循“眼见为实”的原则。因此,如果能通过活体成像直观的看到动物体内的细胞活动,将极大地加深我们对生命过程的理解,并推动创新疗法的研发。虽然荧光蛋白的问世为细胞生物学研究带来了革命性的变化,但其在亮度、光稳定性和光谱调节能力上的局限,使得它们作为活体成像工具仍有不足。幸运的是,化学遗传学方法通过将合成荧光染料与基因编码的蛋白标签结合,为荧光生物成像开辟了新的可能性。这种方法简化了色彩多样性和传感功能的整合,使得对体内细胞的结构与功能成像分析成为可能。然而,由于缺乏能在“组织透明”的近红外窗口(NIR,700-1700 nm)中高效工作的明亮荧光染料,化学遗传学策略在活体深层组织成像方面的应用受到了严重阻碍。

针对上述问题,复旦大学张凡、王尚风研究团队通过创新的双桥策略成功构建了一种新型近红外罗丹明染料骨架——2X-罗丹明。在这项研究中,该团队展示了该骨架的概念验证成果,开发了一款基于硫和碳为桥接原子的2X-罗丹明染料。该染料在715/765 nm展现出强烈的近红外吸收和发射峰,并在1000 nm以上呈现出明亮的荧光亮度。文中展示了2X-罗丹明染料在高速动态成像和活体内深层组织的分子影像方面的优越表现。此外,团队还开发了一种针对HaloTag蛋白标签的近红外荧光配体2XR715-HTL,它不仅可用于近红外基因编码的活细胞钙离子传感,还成功实现了活体脑神经元和肝细胞核的化学遗传学标记。2X-罗丹明染料的问世将显著扩展近红外荧光染料的工具库,为化学遗传学方法在活体成像和传感领域的深入应用奠定了坚实的基础。


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图1. 2X-罗丹明染料的设计概念

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图2. 2X-罗丹明染料衍生的近红外荧光配体2XR715-HTL及其在活细胞成像与钙离子传感中的应用

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图3. 近红外荧光配体2XR715-HTL在活体细胞成像中的应用

这一成果近期发表在Journal of the American Chemical Society上,复旦大学博士研究生吴文晓为该论文第一作者,张凡教授、王尚风青年研究员为该论文共同通讯作者。该工作得到了复旦大学化学系、复旦大学先进材料实验室、聚合物分子工程国家重点实验室、上海市分子催化与功能材料重点实验室、国家重点研发项目、上海市科学技术委员会、科学探索奖等机构与项目的大力支持。


转载链接:复旦大学张凡、王尚风团队JACS:2X-罗丹明——用于构建近红外化学遗传学指示剂的新型荧光染料骨架- X-MOL资讯

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