科研進(jìn)展
蘭州化物所缺血性腦卒中早期檢測(cè)與機(jī)制研究取得新進(jìn)展
缺血性腦卒中（Ischemic Stroke,IS）是全球范圍內(nèi)致殘與致死率極高的神經(jīng)系統(tǒng)疾病,我國平均每10s就有1人初發(fā)或復(fù)發(fā)腦卒中，每28s就有1人因腦卒中離世；幸存者中，約75%留下后遺癥、40%重度殘疾，腦卒中已成為我國成年人致死及后天致殘的第一大原因。醫(yī)學(xué)影像技術(shù)是目前臨床診斷腦卒中的金標(biāo)準(zhǔn)，但因診斷時(shí)間長、設(shè)備條件要求高、診斷成本昂貴等局限，容易錯(cuò)失最佳救治時(shí)間，導(dǎo)致高死亡率、高致殘率。因此，發(fā)展腦卒中早期檢測(cè)技術(shù)是解決目前腦卒中臨床需求的關(guān)鍵技術(shù)之一。
梗死核心區(qū)與缺血半暗帶之間的pH梯度變化，是評(píng)估組織存活潛力與指導(dǎo)治療決策的重要依據(jù)。如何在復(fù)雜腦組織中實(shí)現(xiàn)高特異性、高分辨率的pH動(dòng)態(tài)成像分析，是實(shí)現(xiàn)缺血性腦卒中早期檢測(cè)、機(jī)制研究和藥物研究的關(guān)鍵之一。
近日，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所天然藥物與化學(xué)測(cè)量研究中心海軍研究員團(tuán)隊(duì)，基于前期在激活型傳感策略方面系列工作（Sens. Actuators B: Chem.,2025,444,138389;Anal. Chem.,2023,95(6):3525–3531;Anal. Chem.,2022,94(13):5399–5405）的基礎(chǔ)上，首次開發(fā)出一種APE1酶激活的比率型pH傳感器。該傳感器巧妙整合了卒中病灶區(qū)并存的局部酸中毒與APE1酶高表達(dá)兩大關(guān)鍵病理特征，構(gòu)建出由二者協(xié)同驅(qū)動(dòng)的“雙重響應(yīng)”智能分子探針，實(shí)現(xiàn)了對(duì)腦卒中的高特異性成像分析。
圖1. APE1酶激活的比率型pH傳感器（LPF）的構(gòu)建、傳感機(jī)理及性能表征
研究團(tuán)隊(duì)以酸性pH響應(yīng)的i-motif結(jié)構(gòu)F鏈為傳感核心，通過與含有APE1酶特異性識(shí)別位點(diǎn)的互補(bǔ)“阻斷鏈”P鏈雜交，構(gòu)建可激活型pH探針（PF）。進(jìn)一步經(jīng)脂質(zhì)體包封形成LPF，顯著提升了其血腦屏障穿透能力及在體穩(wěn)定性。該傳感器僅在APE1高表達(dá)的缺血病灶區(qū)被激活后，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)缺血腦區(qū)pH的高對(duì)比度、高特異性比率型成像（圖1）。在腦卒中動(dòng)物模型中，LPF成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)腦內(nèi)pH梯度的動(dòng)態(tài)、空間分辨監(jiān)測(cè)，清晰勾勒出缺血區(qū)域，展現(xiàn)出優(yōu)異的血腦屏障穿透能力與成像信噪比（圖2）。以上研究為腦卒中早期檢測(cè)、機(jī)制研究和新藥研究提供了新策略。
圖2. 卒中動(dòng)物模型的構(gòu)建及探針成像效果評(píng)估
相關(guān)研究成果以“Engineering of an Enzyme-Activatable Rationetric DNA Nanosensor for Spatially Resolved pH Imaging in Ischemic Stroke”為題發(fā)表在Analytical Chemistry（2025,97,25908?25915）上。蘭州化物所趙婷婷助理研究員與廈門大學(xué)林萬銓博士為論文共同第一作者；蘭州化物所海軍研究員、裴棟研究員以及廈門大學(xué)楊立朝教授為共同通訊作者。
上述研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、甘肅省科技計(jì)劃和蘭州化物所人才引進(jìn)專項(xiàng)等項(xiàng)目的支持。
