Forskere fremhæver fremskridt inden for biomedicinsk forskning med enzymaktiverede fluorescerende prober

Enzymer, der er afgørende for normale cellulære og fysiologiske funktioner, er impliceret i forskellige sygdomme som cancer og diabetes på grund af deres unormale aktivitet. Derfor er sporing af enzymaktivitet en værdifuld strategi til diagnosticering og overvågning af sygdomme. Konventionelle billeddannelsesteknikker er begrænset af behovet for kontrastmidler, lav følsomhed og spatio-temporal opløsning.

For at overvinde disse begrænsninger undersøger forskere i stigende grad fluorescerende prober til ikke-invasiv og realtidsvisualisering af enzymdynamik og tilsvarende sygdomsstatus.

I en ny oversigtsartikel har forskere fra Korea opsummeret de seneste fremskridt inden for udviklingen af ​​enzymaktiverede nær-infrarøde (NIR) fluorescerende prober og deres forskellige anvendelser inden for biomedicinsk forskning og medicin. At give yderligere indsigt i deres artikel, hovedforfatterne,

Professor Jun-Seok Lee fra Korea University College of Medicine og professor Juyoung Yoon fra Ewha Womans University i Korea, forklarede:"Mens konventionel biomarkørundersøgelse er afhængig af det sammenlignende ekspressionsniveau af et målenzym, afspejler det ikke enzymatisk aktivitet. Enzymaktiveret fluorescerende prober kan hjælpe med at overvåge dynamikken af ​​enzymaktivitet in vitro og in vivo."

Anmeldelsesartiklen blev publiceret i Trends in Analytical Chemistry .

Enzymaktiverede fluorescerende prober består primært af tre komponenter:en fluorofor, der udsender fluorescens ved aktivering, en linker og en enzymgenkendelsesenhed. Når proben støder på målenzymet, aktiverer den resulterende ladning eller energioverførsel NIR-fluoroforen og udsender påviselig fluorescens.

Forfatterne beskriver forskellige designstrategier for disse tilpasningsdygtige fluorescerende prober med alsidige anvendelser i undersøgelser rettet mod enzymer involveret i metaboliske processer, neurotransmission, cellevækst, celledød og andre nøgleprocesser.

NIR-fluorescerende prober bruges i vid udstrækning i biomedicinsk billeddannelse til at visualisere celler og væv, og de giver meget følsomme og realtidsmålinger af enzymaktivitet i celler såvel som dyresygdomsmodeller.

Deres selektivitet giver mulighed for påvisning af afvigende enzymer, der er specifikke for visse tumorer eller sygdomme, hvilket hjælper tidlig og differentiel diagnose. Derudover bruges de til at skitsere tumormargener eller specifikke væv, vejlede kirurgisk resektion og holde lovende i vurderingen af ​​terapeutiske reaktioner på enzymmålrettede terapier. Deres anvendelser omfatter desuden miljømåling, fødevaresikkerhed, vand- og luftanalyse.

Enzym-aktiverede fluorescerende prober tilbyder høj specificitet og følsomhed, fremragende biokompatibilitet, brugervenlighed og justerbare egenskaber, hvilket gør dem til værdifulde aktiver inden for biomedicinsk forskning og sundhedspleje. Yderligere undersøgelser kan hjælpe med at designe multi-target fluorescerende prober, der er i stand til at skelne mellem forskellige celletyper og hjælpe med klinisk forskning, diagnostik, sygdomsovervågning og behandlinger. Samlet set rummer disse sonder et betydeligt potentiale til at revolutionere sundhedsvæsenet.

Denne gennemgang forbedrer vores forståelse af fluorescerende prober og lægger grundlaget for fremtidig forskning, der kan udvide deres anvendelser. Forfatterne afslutter med at sige:"Unormal enzymaktivitet er et kendetegn for flere sygdomme. NIR-fluorescerende prober kan bruges som molekylære værktøjer til visualisering og kvantificering af sådanne biomarkører. Selvom der er gjort betydelige fremskridt i deres udvikling, er der behov for yderligere undersøgelser for at udvide deres bioapplikationer."

Flere oplysninger: Hyunsun Jeong et al., Nylige fremskridt inden for enzymaktiverede NIR-fluorescerende prober til biologiske anvendelser, Trends in Analytical Chemistry (2023). DOI:10.1016/j.trac.2023.117335

Leveret af Korea University College of Medicine