癌細胞、ヒト血清、およびin vivoにおける硫化水素を検出するためのミトコンドリア標的化学発光プローブ

重要なメッセンジャー分子としての硫化水素（H2S）は、通常の細胞機能において重要な役割を果たします。ただし、H2、特にミトコンドリアH2の異常なレベルは、神経変性疾患、心血管障害、癌を含む病理学的状態の形成と直接相関しています。したがって、選択性と感度が高いin vitroおよびin vivoの両方でミトコンドリアH2S濃度のフラックスを監視することが重要です。この方向に、ここでは、ミトコンドリアターゲットとH2S応答の新世代1,2-ジオキセタンベースの化学発光プローブ（MCH）の最初の例を開発しました。化学発光プローブは、光を放出するために外部の光照射を必要としないため、従来のフルオロフォアと比較して独自の利点を提供します。MCHは、選択性が高いH2と反応すると、発光信号に劇的なターンオン応答を示しました。癌細胞からヒト血清および腫瘍を含むマウスに至るまで、さまざまな生物系のH2S活性を検出するために使用されました。MCHは、さまざまな生物学的モデルのさまざまな分析物のイメージングに向けて、新しいオルガネラを標的とした化学発光剤の開発への道を開くと予想しています。

Hydrogen sulfide (H2S) as a critical messenger molecule plays vital roles in regular cell function. However, abnormal levels of H2S, especially mitochondrial H2S, are directly correlated with the formation of pathological states including neurodegenerative diseases, cardiovascular disorders, and cancer. Thus, monitoring fluxes of mitochondrial H2S concentrations both in vitro and in vivo with high selectivity and sensitivity is crucial. In this direction, herein we developed the first ever example of a mitochondria-targeted and H2S-responsive new generation 1,2-dioxetane-based chemiluminescent probe (MCH). Chemiluminescent probes offer unique advantages compared to conventional fluorophores as they do not require external light irradiation to emit light. MCH exhibited a dramatic turn-on response in its luminescence signal upon reacting with H2S with high selectivity. It was used to detect H2S activity in different biological systems ranging from cancerous cells to human serum and tumor-bearing mice. We anticipate that MCH will pave the way for development of new organelle-targeted chemiluminescence agents towards imaging of different analytes in various biological models.