科研進展
蘭州化物所缺血性腦卒中早期檢測與機制研究取得新進展
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)學影像技術(shù)是目前臨床診斷腦卒中的金標準，但因診斷時間長、設備條件要求高、診斷成本昂貴等局限，容易錯失最佳救治時間，導致高死亡率、高致殘率。因此，發(fā)展腦卒中早期檢測技術(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，是評估組織存活潛力與指導治療決策的重要依據(jù)。如何在復雜腦組織中實現(xiàn)高特異性、高分辨率的pH動態(tài)成像分析，是實現(xiàn)缺血性腦卒中早期檢測、機制研究和藥物研究的關(guān)鍵之一。
近日，中國科學院蘭州化學物理研究所天然藥物與化學測量研究中心海軍研究員團隊，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酶高表達兩大關(guān)鍵病理特征，構(gòu)建出由二者協(xié)同驅(qū)動的“雙重響應”智能分子探針，實現(xiàn)了對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、傳感機理及性能表征
研究團隊以酸性pH響應的i-motif結(jié)構(gòu)F鏈為傳感核心，通過與含有APE1酶特異性識別位點的互補“阻斷鏈”P鏈雜交，構(gòu)建可激活型pH探針（PF）。進一步經(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高表達的缺血病灶區(qū)被激活后，才能實現(xiàn)對缺血腦區(qū)pH的高對比度、高特異性比率型成像（圖1）。在腦卒中動物模型中，LPF成功實現(xiàn)了對腦內(nèi)pH梯度的動態(tài)、空間分辨監(jiān)測，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、機制研究和新藥研究提供了新策略。
圖2. 卒中動物模型的構(gòu)建及探針成像效果評估
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基金、甘肅省科技計劃和蘭州化物所人才引進專項等項目的支持。
