新型光学探针的设计及其对癌症相关蛋白酶的检测研究

癌症是严重威胁人类身体健康的重大疾病之一。癌症患者就诊时多数已到中晚期，失去了最好的治疗时机。因此，癌症的早期预警和诊断一直是国内、外生命科学领域中的重大难题。一些蛋白酶在癌症中高度表达，它们的检测已成为目前实现恶性肿瘤早期预警的前沿课题之一。然而，目前所发展的许多检测方法在灵敏度和特异性方面还存在着严重的不足，要实现癌症的早期预警尚任重道远。针对这一关键问题，我们提出利用特异的化学识别反应（如蛋白酶对特定肽段的高选择性切割反应、保护-脱保护反应等），并结合光物理过程扰动原理，通过设计新型的光学探针，构建对肿瘤微环境中特征蛋白酶（如基质金属蛋白酶、或谷氨酸羧肽酶2等）具有高选择性、高灵敏度响应的光学检测体系，为癌症早期预警研究提供关键的实验技术和分析方法，以促进在分子水平上对癌症发生机理的认识。

本项目是从与癌症相关标志物及生理特征的化学性质出发出发，利用特异性的化学识别反应，并结合光物理过程扰动原理，设计合成新型光学探针，并将探针应用于肿瘤细胞及血液中待分析物的检测，为癌症的研究提供关键的实验技术和分析方法。针对该研究目标，本课题围绕癌症相关的各种标志物（如酶、活性氧物种和巯基物种）及肿瘤细胞的生理特征（如pH），设计了若干性能优良的荧光探针，并将它们应用到了肿瘤细胞的识别，荧光成像以及肿瘤细胞生理过程的研究。主要研究发现包括：（1）比例型pH探针及肿瘤细胞酸化单项变化过程的研究发现；（2）肿瘤细胞中谷胱甘肽转移酶的检测及成像；（3）长波长或近红外的酯酶，巯基物种探针及其在肿瘤细胞中的成像；（4）beta内酰胺探针用于耐药性细菌的筛查。本项目在angew chem int ed, chem comm, anal chem等杂志上发表研究论文6篇。