生細胞および組織におけるグルタチオンS-トランスフェラーゼ検出とイメージングのための非常に敏感で選択的な2光子蛍光プローブ

グルタチオントランスフェラーゼ（GST）は、内因性および生体異物化合物の広い代謝を媒介する非常に重要な代謝酵素です。通常、癌細胞で有意な過剰発現があり、これは薬物耐性をもたらす重要な理由であり、肝障害中の明らかなダウン調節を示します。したがって、臨床診断における重要なバイオマーカーとも見なされていました。ここでは、ホウ素 - ジピルロメテン（bodipy）色素に基づいて、2光子プローブBNPAは、がん細胞と肝臓組織の両方でGST活性と蛍光イメージングのリアルタイム検出のために設計されました。重要なことに、BNPAは高い選択性の超高度イメージング解像度を示し、GSTに対して古典的なMichaelis-Menten速度論を示しました。さらに、2光子イメージングによる生細胞および深部組織のGST活性の監視、およびα-ナフチルソチオシアネート（ANIT）誘発性肝障害中のGST活性のダウン調節を検出するために成功裏に使用されました。我々の結果は、BNPAが生体システムにおけるGST機能と細胞GSTのプロセスを評価するための有望なツールとして機能することを完全に実証し、臨床における合理的な薬物使用と疾患診断に非常に役立つGST関連肝疾患を研究するための新しいアプローチも提供しました。

Glutathione transferase (GST) is a very important metabolic enzyme that mediates the wide metabolism of endogenous and xenobiotic compounds; it usually has a significant over expression in cancer cells, which is a key reason resulting in drug resistance, and will show an obvious down regulation during liver injury, thus it was also regarded as a vital biomarker in clinical diagnosis. Herein, based on boron-dipyrromethene (BODIPY) dye, a two-photon probe BNPA was designed for the real-time detection of GST activities and fluorescence imaging in both cancer cells and liver tissues. Importantly, BNPA exhibited a high selectivity, ultrahigh imaging resolution and showed a classic Michaelis-Menten kinetics toward GSTs. Furthermore, it was successfully used for monitoring the GST activities in living cells and deep tissues by two-photon imaging, as well as detecting the down regulation of GST activities during α-naphthylisothiocyanate (ANIT) induced liver injury. Our results fully demonstrated that BNPA could serve as a promising tool for evaluating the GST function and the process of cellular GSTs in living systems, and also provided a new approach for studying GST-associated liver diseases, which would be greatly useful for rational drug use and disease diagnosis in clinics.