基于菌体活性敏感AIE荧光探针的快速真菌药敏试验新方法的构建及其响应机制研究

Antifungal susceptibility testing can provide information of the sensitivity of fungi to antibiotic, which is of great significance to guide the decision of therapy. However, long experiment time (24-48 hours), laborious operation, subjective determine way and other methodological limitations of the commonly used antifungal susceptibility methods greatly affect their value. Previously, a novel fluorescent probe SGL05 was discovered after designing, synthesizing and screening of our molecular library. SGL05 exhibits typical characteristics of aggregation-induced emission (AIE), good biocompatibility and low fluorescence background in water. Importantly, SGL05 is sensitive to fungal viability: It has weak fluorescence in live fungi, but emits strong yellow fluorescence in inactive cells with a short incubation time of only 1 minute. The fungal activity-sensitive, one-step procedure, and fluorescent "turn-on" properties makes SGL05 a promising candidate for antifungal susceptibility testing. In this study, we aim to systematically investigate the photophysical properties, mechanisms of viability discrimination and feasibility in antifungal susceptibility analysis of SGL05. Furthermore, comparison with the reference method will also be carried out in order to assess the performance of SGL05 in clinical fungal strains. We expect to obtain evidence through the proposed study for establishing of a novel, fast, simple and accurate antifungal susceptibility test.

真菌药物敏感试验可提供病原菌对抗菌药物的敏感程度信息，对指导临床用药具有重要意义。然而，临床常用的真菌药敏试验时间长（24-48小时）、操作繁琐、判断主观等方法学局限性影响其应用价值。我们在前期工作中通过设计、合成、筛选发现一种新型荧光探针SGL05，该探针具有典型的聚集诱导发光(AIE)效应、良好的生物相容性及在水中荧光背景极低的优异特点。重要的是，SGL05对真菌活性具有快速的荧光响应：其在活真菌中荧光极低，但在无活性菌中发射出强烈的黄色荧光，并且作用时间仅需要1分钟。这种真菌活性敏感、一步法及荧光“turn-on”的性质使其极有望发展为一种新型的荧光法真菌药敏试验。本课题拟通过系统研究探讨SGL05的光物理性质、活性辨别作用机制及其对真菌药物敏感程度响应能力，并通过在临床样本酵母样真菌株中与参考方法对比，评估其实际应用效果，为建立一种快速、简便、准确的新型真菌药物敏感试验提供依据。

真菌感染已成为威胁人类健康的重大公共卫生问题，随着预防性用药的增多以及抗真菌药物的广泛应用，真菌对抗真菌药物的耐药性日益增强。真菌药敏试验可提供病原真菌对抗真菌药物的敏感程度信息，对指导临床用药、监测治疗效果、发现耐药菌株以及新型抗真菌药物的研发与筛选具有重要价值，早期应用适当的抗真菌药物治疗可显著降低严重真菌感染的死亡率。然而，标准的真菌药敏试验存在检测时间长（24-48小时）、操作繁琐、判断主观等方法学局限性，使其不能及时为临床提供结果反馈，难以满足临床需求。在本项目资助下，项目负责人带领团队构建了一种新的真菌药敏试验方法，设计、合成并筛选出一种聚集诱导发光探针SGL06，SGL06是一种水溶性的新型小分子荧光探针，可以很容易地穿透厚实的真菌细胞壁。基于SGL06的线粒体靶向能力和聚集诱导发光特性，可以通过动态监测荧光变化情况实时判断真菌活性。重要的是，该方法检测的是真菌细胞的细胞内变化，而不是整体密度，克服了真菌生长缓慢的限制，可以在不到 12 小时内获得准确的结果，这使得真菌对抗真菌药物的敏感性可以在12小时内以免洗的方式进行评估。通过在临床标本分离株中将该方法与参考方法对比，发现该方法有望用于快速检测耐药真菌菌株，指导抗真菌药物的及时、准确使用，这对于迫切需要真菌药敏试验结果来指导药物选择的严重真菌感染患者来说具有重大价值。因此，本研究为新型荧光探针的设计与改良提供了理论基础与实验指导，为真菌药敏试验新方法的设计与构建提供了科学依据。本项目共发表SCI论文5篇（其中4篇IF＞10，总IF＞60）。获广东省科技进步二等奖1项。协助培养硕士研究生2名。