中国科学院大连化物所研发出“靶控自闪烁”荧光探针，实现活细胞内动态单分子成像

本站 12 月 7 日消息，中国科学院大连化学物理研究所研究员徐兆超、副研究员乔庆龙团队研发出一种“靶控自闪烁”荧光探针，并将其命名为“Blinkogenic Probe”。

这类探针只有在识别靶标后才会激活自闪烁荧光开关性能，排除了非靶向单分子定位的干扰，提升了单分子超分辨成像的定位准确性，实现了活细胞内免洗动态单分子超分辨成像。

据中国科学院介绍，单分子定位显微镜（SMLM）作为重要超分辨成像技术之一，其突破纳米成像极限的核心在于荧光开关分子在荧光“亮”态和“暗”态之间转换的能力，以保证单个分子的荧光信号在不同时间点被区分，并进行精确定位。

传统的发光调控策略虽然能获取稀疏的荧光闪烁信号，却因生物兼容性问题难以在活细胞内实现原位、动态的超分辨成像。同时，由于缺乏准确的靶点识别能力，SMLM 成像技术会受单分子定位时的错误信号干扰。

研究团队在前期工作中设计了特定开环比例的罗丹明开关分子，以此高效开发出多颜色自闪烁荧光探针，并将其用于活细胞内的动态单分子定位超分辨成像。尽管自闪烁荧光探针在超分辨成像中展现出重要应用潜力，但仍面临不少挑战。

在此次研究中，研究团队开发的“靶控自闪烁”荧光探针，可在与靶标结合前保持“沉默”状态，即不产生闪烁，而一旦与靶标结合，其自闪烁性能立即被激活，从而实现精确的单分子定位，有效避免了非特异性标记产生的闪烁背景。为了量化这一特性，研究人员引入了新的参数“RDC”，定义为自闪烁激活前后的占空比比值，其中占空比为荧光探针在一定时间内的荧光“亮”态占比。当 RDC 值大于 1 时，表明荧光探针在识别靶标后发生了自闪烁激活现象。利用这一探针，研究团队实现了细胞内动态 SMLM 成像，包括线粒体分裂和接触、细胞迁移和伪足生长等过程。此外，利用该探针，研究人员能够精确追踪活细胞中各种伪足结构，如丝状伪足、片状伪足和隧道纳米管。

相关研究成果发表于《德国应用化学》和《中国化学快报》，本站附链接如下：

https://doi.org/10.1002/ani.202417469

https://doi.org/10.1016/j.cclet.2024.110643