基于生物正交反应的活细胞内多细胞器多色同时荧光标记及成像研究

Multi-color labelling of intracellular live cells can coordinate the monitoring of multiple target biomolecules in biological processes, and its application in biological imaging has emerged as an interdisciplinary field of chemistry and biology. However, current strategies of multi-color labelling of intracellular live cells suffered from fluorescence detection error due to the low efficiency of labelling and the long-time labelling procedure. To address the issues associated with the multi-color labelling, based on our previous work: background-free tame fluorescent probes and the research on bioorthogonal reaction in living cells, this project is designed for developing novel and efficient methods for the simultaneous labelling of multiple organs in living cells by combining the strategy of different high selectivity bioorthogonal reaction system with multi-color background-free fluorescent probes, thereby improving the efficiency and quality of multi-color intracellular labelling. This project is based on different bioorthogonal reaction in living cells with significant characteristics: by using a variety of highly selective bioorthogonal reactions, the quality of multi-color labelling can be improved by shortening the time of multi-color labelling procedure. The project was expected to provide theoretical guidance and experimental basis for the development of multi-color fluorescence labelling, which may have great scientific significance and application value.

活细胞内多颜色荧光标记可协调监控生物过程中多个目标生物分子，其生物成像应用是当前化学和生物等交叉科学的一个重要研究方向。然而，目前活细胞内多颜色荧光标记普遍面临标记效率低，标记时间长而导致的荧光检测误差等问题。本研究小组前期报道了零背景荧光标记分子在活细胞内生物正交反应的研究应用，本项目通过引入多色零背景有机小分子荧光标记探针，结合多种高选择性的生物正交反应体系，开发新颖、高效的活细胞内多细胞器多色同时标记的新方法，从而提高多色荧光标记的效率和质量。本项目拟开发的活细胞内多色同时荧光标记方法具有显著特征：通过同时使用多种高选择性的生物正交反应，明显缩短多色荧光标记的时间而提高多色标记的成像质量。基于此研究项目，有望为活细胞内多色荧光标记方法提供新的理论指导和实验依据，具有重大的科学意义和应用价值。

活细胞内多颜色荧光标记可协调监控生物过程中多个目标生物分子，其生物成像应用是当前化学和生物等交叉科学的一个重要研究方向。生物正交反应可以在不干扰生物系统的情况下观察生物体内的生物化学反应，其应用得到了广泛的发展。然而，目前活细胞内多颜色荧光标记面临标记效率低，标记时间长而导致的荧光检测误差等问题。本项目将生物正交反应体系与多色荧光标记分子相结合的策略，构建出新颖、高效的活细胞内多细胞器多色标记的新方法，从而提高多色荧光标记的效率和质量。同时，基于荧光分子的不同设计创建的一系列荧光探针，为检测细胞内或组织内活性生物分子提供一种可供选择的多细胞器的同时检测方法。通过此项目的研究，为设计高效的活细胞内多颜色荧光标记提供新的理论方法与实验依据。通过发展该方法，可以在复杂的细胞环境下，通过多色标记观测多个细胞器在环境刺激下的变化，探测目标细胞器中起作用的生物目标活性分子，协调监控生物过程中不同生物活性分子的作用，可应用于生物学研究和疾病诊断等方面。