近红外荧光探针检测活性氧／活性硫交互响应

　　健康的生态环境是人类生存发展的物质基础，环境受到破坏将危害人类健康。生物细胞内活性硫物种在调节环境和人体平衡方面起着重要的作用。“活性硫物种”是含硫生物分子的集合名词，该类分子作为硫信号转导的关键位点，在生命体的生理和病理过程中发挥着至关重要的作用。硫化氢（H2S）作为活性硫物种家族的一员，其对环境的毒性和毒害影响几个世纪以来备受研究人员的广泛关注。然而，近来有关生命体的内源性H2S的研究发现，H2S是继一氧化氮（NO）和一氧化碳（CO）之后的第三个具有生物活性的气体，被称为“气体递质”或“气体介体”。目前的研究普遍认为H2S是硫信号转导分子，但是又有新的研究表明，在硫信号转导过程中，实际转导分子是H2S直接转化的硫烷硫（RSSnSH/RSSnSR），而不是H2S。众所周知，高浓度的H2S具有很强的细胞毒性，而硫烷硫的细胞毒性很低。在细胞氧化还原信号过程中，活性氧物种的爆发和硫烷硫的产生都是在很短的时间内发生，其中半胱氨酸参与的氧化还原过程独立于谷胱甘肽的抗氧化系统之外。由于缺乏直接的检测工具，检测活性氧物种的爆发和活性硫的实时生理作用受到了挑战。与其他生物检测技术相比，荧光生物成像技术已成为检测细胞内活性物种的强有力工具。该技术具有很多优势，如高时空分辨率、非侵入性、灵敏度高、选择性好、快速反应等，尤其是近红外荧光能够实现最大化生物样品穿透和避免背景荧光信号的干扰。

　　中国科学院烟台海岸带研究所研究员陈令新带领的“环境分析监测理论与工程技术”研究团队，立足“环境—健康”效应研究，积极布局生物荧光检测的基础研究和技术开发，取得了联动检测环境胁迫下活性氧物种参与下的活性硫物种交互响应的系列突破。研究人员设计并合成了一系列多响应近红外荧光探针（HCy-FN、Mito-ss和Cy-NB等），利用多通道荧光信号，实现了原位、实时检测细胞内活性氧物种的爆发和活性硫物种的交互响应。激光共焦显微成像结果证实了该探针可以原位实时检测细胞线粒体内和活体小鼠内的活性氧物种的爆发和活性硫物种的交互变化，流式细胞仪分析进一步证实了成像结果。这些研究成果表明，所开发的多响应探针能够作为直接的检测工具，用于检测活细胞和活体小鼠内活性氧物种的爆发和活性硫物种的变化，从而实现了在分子、细胞和活体三个层次上对活性氧物种和活性硫物种进行原位、动态的荧光成像分析。该研究不仅对阐明细胞内活性氧和活性硫关联生成机制具有重要意义，还可望为活性硫作为真正的信号转导分子的机理研究奠定基础。

　　 相关最新研究成果陆续发表在Biomaterials (2015,63,93−101)、Analytical Chemistry (2015,87,3631−3638)、Biosensors & Bioelectronics (2015,74,156–164)等期刊上。

双响应近红外荧光探针及其成像