新型有机双光子FRET探针的构建及其在细胞凋亡研究中的应用

细胞凋亡是一个复杂的、主要由Caspase 酶家族介导的蛋白酶级联反应过程。监测细胞内Caspase酶活动力学过程对肿瘤发生发展机制研究及抗肿瘤药物开发等均具有重要意义。目前广泛采用的基因型单光子FRET探针技术，具有FRET效率偏低、FRET发生与否容易误判以及光损伤和光毒性较大等问题。本项目拟在我们前期的有机双光子探针以及基因型FRET探针研究的基础上，发挥双光子荧光成像技术的低光损伤及FRET 技术的高灵敏的特点，构建新型有机双光子FRET探针。无Caspase酶存在时，FRET效率高，探针无荧光发射或荧光很弱。Caspase酶特异性裂解该探针后，FRET效应消失，探针被活化并可发射强双光子荧光。我们将该探针应用于高灵敏度、高特异性地监测Caspase 酶（以Caspase-2为例）的酶活动力学过程，探索和阐述细胞凋亡途径的分子事件与规律，为诱导细胞凋亡的创新药物研究提供新的技术手段

开展生命重要活动的定量与整合研究，描述和解释生命活动规律，已成为生命科学的前沿科学问题。该问题的解决，迫切需要先进的研究方法和技术。自本世纪初以来，分子成像领域的迅速发展，为观察活体内的分子事件提供了前所未有的研究手段。结合光学分子探针与光学成像技术的优点，发展新型光学分子探针技术与光学分子成像技术，并将其应用于亚细胞结构和动力学特性监测（如Caspase 酶活动力学过程）监测，具有重要的科学意义和实际价值。. 在充分调研的基础上，我们开展了光学分子成像的新技术新方法及应用方面的工作，主要包括：（1）研究新型荧光探针的光物理特性，促进超高分辨光学成像技术在生命科学中的应用；（2）发展高精度FLIM-FRET技术，用于细胞活动的定量研究；（3）发展超分辨定位显微成像技术，用于活体细胞内分子尺度的结构和动力学特性研究等。我们曾先后在Applied Physics Letters, Optics Express, Optics Letters, Journal of Biomedical Optics, Biomedical Optics Express等知名SCI刊物上发表了第一作者及通信作者论文9篇（均标注了本项目资助）。部分论文被Nature Methods, Current Opinion in Chemical Biology, Optics Express, Optics Letters等知名SCI期刊多次正面他引。项目负责人曾在光学领域最大的贸易博览会-西部光子学会议（Photonics West 2011）做分会邀请报告。这些工作将为生命重要活动的定量与整合研究提供有益的技术积累。