M1 型巨噬細(xì)胞特異性的一種熒光探針
更新時間：2022-10-30 點擊次數(shù)：2515次
Nature Communications 上的一篇文章，題為Visualizing inflammation with an M1 macrophage selective probe via GLUT1 as the gating target，開發(fā)了一種能對 M1 型巨噬細(xì)胞的選擇性較高的熒光探針，其吸引人的特點是能夠用于在體的成像。文章的通訊作者是來自于韓國浦項科技大學(xué)的 Young-Tae Chang 實驗室。
英文摘要：Macrophages play crucial roles in protecting our bodies from infection and cancers. As macrophages are multi-functional immune cells, they have diverse plastic subsets, such as M1 and M2, derived from na?ve M0 cells. Subset-specific macrophage probes are essential for deciphering and monitoring the various activation of macrophages, but developing such probes has been challenging. Here we report a fluorescent probe, CDr17, which is selective for M1 macrophages over M2 or M0. The selective staining mechanism of CDr17 is explicated as Gating-Oriented Live-cell Distinction (GOLD) through overexpressed GLUT1 in M1 macrophages. Finally, we demonstrate the suitability of CDr17 to track M1 macrophages in vivo in a rheumatoid arthritis animal model.巨噬細(xì)胞在動物體內(nèi)扮演者重要的角色，它保護(hù)著我們免于感染和癌癥。巨噬細(xì)胞是一種多功能的免疫細(xì)胞，它能夠響應(yīng)環(huán)境中的刺激，從原始的 M0 細(xì)胞分化成 M1 或者 M2 型巨噬細(xì)胞。因此，開發(fā)一種能夠?qū)Σ煌膩喰偷木奘杉?xì)胞具有高特異性的探針對于理解和監(jiān)測巨噬細(xì)胞是必需的。
這篇文章就報道了一種新的熒光探針，CDr17，它對于 M1 型巨噬細(xì)胞的選擇性要高于 M2 或者 M0 型。為了能夠設(shè)計出對 M1 型巨噬細(xì)胞特異的的探針，作者就想到了可以從 M1 和 M2 型巨噬細(xì)胞它們代謝上的差別入手。之前的研究表明，M1 型巨噬細(xì)胞依賴于細(xì)胞膜上的葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白 GLUTs 來加速細(xì)胞對外界碳水化合物的攝取，從而供給其細(xì)胞內(nèi)旺盛的有氧糖酵解，而 M2 型巨噬細(xì)胞的代謝特點是它們更喜歡攝取脂肪酸來供給到線粒體，完成三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化。
為了設(shè)計出基于碳水化合物的熒光探針，作者就將四種常見的碳水化合物（比如葡萄糖）和 20 種熒光發(fā)色團(tuán)偶聯(lián)在一起，一共組成了 80 個化合物的庫，然后比較哪一種探針對于 M1 型巨噬細(xì)胞的選擇性遠(yuǎn)高于 M2 和 M0 型，作者發(fā)現(xiàn) Compound Designation red 17，也就是紅色的第 17 個熒光探針，CDr17，脫穎而出。有趣的是，作者們還發(fā)現(xiàn)，M1 型巨噬細(xì)胞似乎更喜歡以 Cyanine 這種熒光發(fā)色圖，對葡萄糖的衍生探針的喜愛程度也遠(yuǎn)高于半乳糖和甘露糖。隨后，作者證明了該探針對 M1 型巨噬細(xì)胞具有良好的特異性主要是依賴于 GLUT1 轉(zhuǎn)運蛋白，并通過定量 PCR 技術(shù)檢測了 12 個 Gluts 基因在三種亞型的巨噬細(xì)胞中的表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn) Glut1 基因在 M1 型中的表達(dá)最特異，并通過 CRISPR 技術(shù)和 GLUT1 小分子抑制劑進(jìn)行了雙重驗證。最后，作者考慮到類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎中存在著大量的 M1 型巨噬細(xì)胞，作者建立了小鼠模型，在活體上證明了該探針能夠指征 M1 型巨噬細(xì)胞的確聚集在了模型小鼠的關(guān)節(jié)處，該探針對于未來診斷類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎或許能夠提供新的思路。
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