浙大于兴华、孙斐团队Science China Chemistry：开发“伪四通道”荧光探针,实现过氧亚硝基阴离子浓度动态追踪与疾病可视化诊断

导读

浙江大学医学院附属邵逸夫医院于兴华、孙斐团队在《Science China Chemistry》期刊发表研究论文A Pseudo-Four-Channel Fluorescent Probe for Dynamic Tracking of Peroxynitrite Fluctuation and Its Application in Visualizing Inflammation and Acute Kidney Injury，报道了一种名为RS-L的新型“伪四通道”荧光探针。该探针能够根据过氧亚硝基阴离子（ONOO⁻）浓度的不同产生差异化的荧光信号输出，实现了对该分子从生理信使到病理毒素“临界点”的直观区分，并在炎症和急性肾损伤（AKI）模型中成功验证了其动态监测能力。

浓度依赖性响应机制：从“比率传感”到“多参量输出”

过氧亚硝基阴离子是体内一氧化氮与超氧阴离子快速反应生成的重要信号分子。在生理状态下，低浓度的ONOO⁻参与正常的信号转导；但在炎症、神经退行性疾病和癌症等病理条件下，其持续过量生成会引发蛋白质硝化、脂质过氧化和DNA损伤，加速疾病进展。然而，现有荧光探针大多只能报告ONOO⁻的存在与否，难以区分其浓度水平的细微差异。

RS-L探针的设计巧妙利用了浓度依赖的级联反应。该探针由萘酰亚胺（能量供体）和半花菁染料（能量受体）共价连接而成。在较低浓度的ONOO⁻作用下，探针的绿色通道（564 nm）和近红外通道（731 nm）同步激活，建立起基于Förster共振能量转移（FRET）的比率型传感体系。当ONOO⁻浓度进一步升高至病理水平时，半花菁单元发生不可逆的氧化裂解，导致近红外通道猝灭、FRET阻断引起绿色荧光二次增强，同时产生新的蓝色通道（456 nm）。

这一多参量输出构成了一个“伪四通道”信息矩阵：三个真实的光谱通道（蓝、绿、近红外）外加一个由比率信号衍生出的分析伪通道，实现了自校准的半定量分析。光谱滴定实验表明，绿色通道和近红外通道的检测限分别为1.205 μM和0.443 μM，而蓝色通道则呈现阈值激活型响应特征。

细胞与活体成像验证

研究团队在HeLa细胞中验证了RS-L对外源性ONOO⁻的分级响应能力。随着ONOO⁻浓度梯度升高，探针的荧光信号模式从“绿+红”双通道激活转变为“绿增强+红猝灭+蓝出现”的三通道模式，比率信号的拐点清晰反映了浓度区间的转换。

在脂多糖（LPS）诱导的炎症模型中，RS-L成功捕捉了内源性ONOO⁻随炎症进展的动态演变：早期炎症（LPS处理6小时）主要表现为绿、红双通道增强；而严重炎症（LPS处理18小时）则触发红通道猝灭、蓝通道点亮，表明ONOO⁻浓度已跨越病理阈值。ONOO⁻清除剂N-乙酰半胱氨酸（NAC）可有效抑制这些荧光变化，证实了信号的特异性。

在急性肾损伤模型中的应用

急性肾损伤是一种起病急、进展快且缺乏早期敏感诊断标志物的危重临床病症。研究团队利用铁死亡诱导剂Erastin建立了AKI细胞模型（HK-2细胞）。结果显示，随着Erastin浓度升高，RS-L的荧光响应模式发生了与炎症模型一致的分级变化。铁死亡抑制剂白藜芦醇（Res）和ONOO⁻清除剂NAC均能有效抑制这些荧光变化，揭示了ONOO⁻在铁死亡相关AKI病理过程中的重要作用。

在斑马鱼活体模型中，RS-L同样展现了浓度依赖的二级响应模式，证实了该探针在复杂生物体内环境中仍能保持其分级监测能力。该研究由董雪梅、王玲玲等完成。

研究意义

该研究不仅为解析ONOO⁻浓度依赖性生物学功能提供了有力的化学工具，其“伪四通道”级联响应设计范式也为开发能够解码复杂生物信号的智能探针开辟了新思路。

Science China Chemistry (2026)

A Pseudo-Four-Channel Fluorescent Probe for Dynamic Tracking of Peroxynitrite Fluctuation and Its Application in Visualizing Inflammation and Acute Kidney Injury.Xuemei Dong, Lingling Wang, Xinghua Yu, Fei Sun

原文链接：sciengine.com/SCC/doi/10.1007/s11426-026-3689-9