分享一篇发表在analytical chemistry上的文章，题目为：Highly Specific Targeting of Tumor Extracellular Matrix by a Sharply pH-Activated Single-Chain Collagen Mimetic Peptide Probe。本文通讯作者是来自兰州大学生命分析化学与原子分子工程研究所的肖建喜教授，肖教授的研究方向是蛋白质化学、细胞外基质仿生材料相关研究。

癌症是全球最紧迫的健康问题之一，早期和精准的肿瘤检测对于通过及时干预和个性化治疗来改善患者预后至关重要。细胞外基质（ECM）因其能够捕捉肿瘤侵袭和转移的细微指标，已成为一种有前景的肿瘤检测生物标志物。胶原蛋白，作为ECM中的主要蛋白质，因其在特异性识别肿瘤相关ECM方面的潜力而备受关注。现有的胶原蛋白特异性探针，如CNA35和EP3533，已被开发用于ECM成像；然而，它们选择性靶向肿瘤ECM的有效性因胶原蛋白在正常和病理组织中普遍存在而受到严重限制。

基于已知胶原结合序列的结构特征，作者提出含有新型脯氨酸衍生物Amp的(Gly-Amp-Pro)n序列同样具备靶向病理性胶原的核心假设。据此，他们构建了独特的嵌合肽结构：以(Gly-Pro-Hyp)m序列作为三螺旋稳定单元（THS），确保探针在生理pH下保持稳定的非活性三螺旋构象；同时引入(Gly-Amp-Pro)n序列作为pH响应去稳定单元（PRD），通过在肿瘤微酸性环境中Amp残基质子化来破坏三螺旋稳定性。另外，作者在肽链N端通过柔性基团分别连接了荧光染料、近红外染料和MRI造影剂等信号单元，并同步合成了对照肽段。通过系统筛选不同THS与PRD单元长度的组合方案，最终成功优化出能对微酸环境产生敏锐构象响应的终极探针TEMPO，其在在生理温度（37°C）下，pH值为7.4时保持不活跃的三螺旋状态，在pH值降至6.5时转变为活跃的单体状态。

接下来，作者通过体外实验评估了TEMPO对肿瘤ECM的靶向特异性，他们发现TEMPO探针仅在酸性环境（pH 6.5）下与病理性胶原结合时产生强荧光信号，而在生理pH（7.4）或与完整胶原作用时均无此反应；通过蛋白特异性实验进一步证实该探针不与血清白蛋白、血红蛋白等常见蛋白结合；最后利用3D肿瘤模型进行共聚焦显微镜观察，发现TEMPO探针能在多种肿瘤细胞的细胞外基质中特异性富集。这些实验结果共同证明了TEMPO探针具有独特的双重门控特性—需要同时满足酸性微环境和病理性胶原两个条件才能激活，从而实现了对肿瘤细胞外基质的高度特异性识别。最后通过活体成像显示ICG/Gd标记的探针在荷瘤小鼠体内特异性富集于肿瘤，实现近红外/MR双模态高对比度成像，充分展现了该探针在肿瘤精准诊断中的应用潜力。

本文作者：JR

责任编辑：TZS

DOI：10.1021/acs.analchem.5c03166

原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.5c03166