華東理工大學(xué)生物反應器工程國家重點(diǎn)實(shí)驗室、上海生物制造技術(shù)協(xié)同創(chuàng )新中心楊弋團隊首創(chuàng )了一種可監測單細胞和活體動(dòng)物代謝狀態(tài)的新型熒光探針，并篩選到一個(gè)高效的抗癌化合物，揭示了其機制。5月5日，相關(guān)研究成果發(fā)表于《細胞—代謝》雜志。

　　癌細胞代謝的改變是腫瘤發(fā)生與生長(cháng)的根本原因;通過(guò)控制癌細胞的異常代謝來(lái)殺傷、抑制癌細胞，或使之回到正常細胞，可有效抑制癌癥發(fā)生的進(jìn)程。然而利用傳統生化分析方法研究細胞代謝活動(dòng)并搜尋抗癌藥物，存在著(zhù)效率低、成本高的技術(shù)瓶頸。NAD/NADH是一對核心代謝物,是表征細胞代謝失衡的最佳參數。

　　楊弋團隊研發(fā)的新細胞代謝熒光探針SoNar，基于合成生物學(xué)方法構建，具有高靈敏度、高亮度和巨大動(dòng)態(tài)范圍，可察覺(jué)癌細胞與正常細胞的微細代謝差異，真正實(shí)現在單細胞和活體動(dòng)物水平對細胞代謝狀態(tài)的高時(shí)空分辨檢測和成像。利用SoNar，該團隊進(jìn)行了基于細胞代謝的首次活細胞水平高通量化合物篩選，發(fā)現化合物KP372-1可在低濃度下廣泛殺傷不同人體組織來(lái)源的癌細胞。

　　利用代謝組學(xué)、化學(xué)生物學(xué)和遺傳學(xué)篩選等技術(shù)，研究人員最終鑒定了KP372-1是一種結構新穎的氧化還原循環(huán)底物，能在癌細胞中特異高表達的NQO1酶催化下產(chǎn)生極度氧化應激，進(jìn)而殺滅癌細胞。據悉，該化合物比目前已進(jìn)入臨床II期的依賴(lài)NQO1的經(jīng)典抗癌化合物β-拉帕醌具有更高的口服利用度、更長(cháng)的藥物作用半衰期和更低的藥效濃度。

　　據悉，該項研究工作在楊弋的指導下，由趙玉政和呼慶勛等研究生耗時(shí)5年完成。同時(shí)，SoNar探針還可以廣泛應用于細胞代謝相關(guān)的活細胞與活體實(shí)時(shí)監測，為人們更好地了解物質(zhì)與能量代謝的調節機制提供重要的創(chuàng )新工具與手段。