您在進行活體癌癥和炎癥研究時是否仍然遇到提升熒光成像信噪比的困難？
傳統的臨床前小鼠模型主要依靠離體測量手段進行疾病形態學和組織學分析，以此評估腫瘤和其他疾病的臨床癥狀。但使用這些測量方法可獲得的信息量有限，且可能無法展示生理相關的生物過程。相比之下，體內熒光成像可大化實現終點定量，從而從一組動物中獲取相關的信息，但活體檢測仍可能遇到低熒光信噪比的難題。
PerkinElmer推出新穎的“智能” 近紅外組織蛋白酶熒光探針ProSense可輕松應對上述兩項挑戰，實現對癌癥和炎癥病灶處相關聯蛋白酶進行可視化成像分析
什么是蛋白酶，它們的功能是什么?
*，蛋白酶可使蛋白質發生特異性和非特異性水解。蛋白酶存在于包括細菌和病毒在內的各種生命形式中，經歷多次進化后形成不同類別。半胱氨酸組織蛋白酶家族是其中一個重要的類別，是控制蛋白質壽命和活性的關鍵所在。在健康的生物系統中，蛋白質的表達和抑制受蛋白酶的剪切和降解功能調節，維持在的平衡狀態。
人溶酶體半胱氨酸組織蛋白酶家族有 11 個成員，其中許多具有重疊功能。其中較常見的溶酶體組織蛋白酶包括組織蛋白酶 B、L、S和纖溶酶，這些半胱氨酸組織蛋白酶幾乎僅在溶酶體的弱酸性低 pH 環境中具有活性。
研究證明，組織蛋白酶在細胞外間隙的異常調節和過表達反映出多種病理狀態，包括：
1炎癥
2癌癥、腫瘤轉移
3動脈粥樣硬化
4心血管疾病
5類風濕性關節炎、自身免疫性疾病、骨關節炎
6肺相關疾病
7神經炎癥/痛覺過敏
圖 1.蛋白酶和半胱氨酸組織蛋白酶在溶酶體和細胞外間隙中表現出一定活性。ProSense 熒光信號激活示意圖見右圖
ProSense 近紅外熒光探針的作用原理是什么？
ProSense 近紅外熒光探針用于檢測廣譜組織蛋白酶家族的活性，因為這些酶的表達與重要疾病的發展相聯系。ProSense 探針在完整狀態下并不發射熒光信號，利用一項新型專項權利技術*可以實現對活化的蛋白酶活性進行可視化成像分析，終探針在蛋白酶介導的剪切作用下被活化并釋放*的熒光信號。
ProSense 探針可用于實時定量檢測體內正常/異常表達的蛋白酶，包括組織蛋白酶。它通過胞飲作用進入溶酶體/內體，可以在不抑制蛋白酶活性的條件下，檢測巨噬細胞、中性粒細胞和肥大細胞等炎癥細胞或腫瘤細胞中溶酶體內的蛋白酶。ProSense 探針對靜息巨噬細胞的吸收和活化作用極小，因此尤其適用于炎癥研究，例如：在肺部炎癥和極性外傷炎癥中，ProSense 探針可以檢測到大量活化的炎癥細胞。
圖 2.ProSense 探針活化原理圖。
（左）非常接近熒光團的非活化探針
（右）蛋白酶剪切作用分離熒光團以便活化
我們在此介紹兩項案例研究以說明 ProSense 熒光探針的應用方法：
01哮喘炎癥模型
哮喘是一種以可逆性氣道阻塞和氣道高反應性為特征的炎癥性疾病，其疾病過程由活化 T 淋巴細胞和嗜酸性粒細胞驅動。當人體吸入過敏原后，這些細胞會集中到肺部，并釋放炎癥介質、激活肥大細胞和上皮細胞、刺激粘液分泌，終導致氣道阻塞。首先用卵清蛋白免疫小鼠，在小鼠肺部激發對卵清蛋白的免疫應答，從而誘發過敏反應。三周后，用卵清蛋白對小鼠進行鼻腔給藥。如圖 3 所示，給藥后肺部發生了以氣道高反應性改變為特征的過敏反應，其原因是大量嗜酸性粒細胞涌入肺部，以及細胞因子和免疫因子的誘導作用，這些因子同時也是人類哮喘疾病的典型誘導因子（例如白細胞介素 IL-4，組胺和 IgE）。
這些參數通常需要通過外科手術（測量氣道高反應性）、處死小鼠（測量支氣管肺泡灌洗 [BAL] 嗜酸性粒細胞計數）以及大量樣品處理和制備步驟（用于基于微孔板的血清和支氣管肺泡灌洗液免疫檢測）等方式來測量和評估。相比之下，使用 ProSense 探針進行非侵入式成像可以追蹤病變細胞，在多個時間點監控同一動物的疾病進展。
圖 3.注射 ProSense 680 的哮喘小鼠（左），肺內可見熒光和炎癥的廣泛分布。對照組小鼠（右）幾乎沒有熒光信號。
（使用 FMT® 系統成像。）
02腫瘤模型
通過靜脈注射 4T1 小鼠乳腺癌細胞建立轉移性肺癌模型。在 ProSense 750 試劑給藥前讓腫瘤生長兩周。如圖 4 所示，非侵入式熒光成像的結果穩定，與肺總重量變化、離體組織成像和組織學評估等終末評估具有較好的相關性。這種成像方法有助于對體內癌癥進展或轉移性級聯進行可視化分析和定量，并有利于開發新的治療方法。
圖 4.注射 5X1054T1 細胞兩周后，注射 ProSense 750 熒光探針，使用 FMT 小動物活體熒光斷層成像系統進行活體成像，并取出臟器進行離體臟器成像。
將 ProSense 熒光探針檢測融合到完整活體檢測解決方案中
ProSense 系列熒光探針可用于檢測病灶部位高表達的組織蛋白酶（Cathepin）活性，包含組織蛋白酶B, L, S及 Plasmin，可用于癌癥，關節炎，肺炎，血管新生，蛋白粥樣硬化，心血管疾病研究及相關藥物研發。ProSense 有三種波長規格可供選擇：680、750 EX 和 750 FAST。值得一提的是，ProSense FAST （Fluorescent Activatable Sensor Technology，熒光活化傳感器技術）的藥代動力學特性更為出色，其激活用時更短，目標特異性信號更高，背景噪音更少，可顯著減少注射后的等待時間。
現針對ProSense系列部分產品可享受一次性50%折扣優惠，*活動至2019年12月31日截止。
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*專項權利 9574085 - 含 N，N - 二取代磺酰胺的生物相容性熒光染料標記
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