缺血性脑卒中具有高发病率、高致残率，严重危害人类的健康。目前临床治疗策略十分局限，迫切需要研发新型缺血性脑卒中药物。然而，现有的新药药效评价手段大都脱离真实生物背景、检测指标单一、操作复杂，导致评估误差较大，延缓了药物的研发进程。
基于以上背景，山东师范大学唐波教授/李平教授课题组利用荧光成像技术的无创、实时、原位、高选择性、高灵敏度等优势，基于两种荧光材料，在活细胞、活体水平上，创建了一种多参数的多色成像新平台MPSFL-Platform用于评价缺血性脑卒中药物治疗的效果。该成果以“A new multi-parameter imaging platform for in vivo drug efficacy evaluation of ischemic stroke”为题发表在国际权威杂志Talanta上。文章共同第一作者是山东师范大学博士研究生苏迪和硕士研究生张冉，山东师范大学唐波教授、山东师范大学李平教授、山东大学齐鲁医院吴伟主任、山东师范大学王昕博士为论文共同通讯作者。
本文中，作者通过同时可视化示踪丙二醛、甲醛、单胺氧化酶-A三种缺血性脑卒中关键指标的水平变化，缺血性脑卒中相关药物的治疗效果被实时、原位、直观的成像观察到。与依达拉奉、丁苯酞相比，新药依达拉奉右崁醇在评估结果中显示出了更好的治疗效果。该平台的成功构建有望加快缺血性脑卒中及其他脑部疾病相关药物的临床前实验和相关病理学机制探索，提升药物研发效率。
图文解说
图1 TFCH和DHMP2分别与MDA/FA/MAO-A反应后的荧光发射光谱。 (a) 30 μM TFCH加入180 μM MDA(蓝线)、25 μM FA(橙线)和50 μg/mL MAO-A(红线)前后(深蓝线)的荧光发射光谱。λex = 365 nm。(b) 30 μM DHMP2加入180 μM MDA(蓝线)、25 μM FA(橙线)和50 μg/mL MAO-A(红线)前后(深蓝色线)的荧光发射光谱。λex = 620 nm。
图2 MPSFI-Platform对PC12细胞内源性MDA/ FA/MAO-A的荧光成像 (a)对照组：PC12细胞用TFCH孵育15 min, 10 μM DHMP2孵育60 min。IR组：PC12细胞缺血30 min，再灌注30 min，再用10 μM TFCH孵育15 min、10 μM DHMP2孵育60 min。L-肌肽/NaHSO3/Clogiline组：PC12细胞缺血30 min，再灌注30 min，分别用2 mM L-肌肽孵育30 min、0.2 mM NaHSO3孵育45 min、0.01 mM Clogiline孵育30 min。然后用10 μM TFCH和10 μM DHMP2孵育细胞15 min和60 min。(b) (a)中相对荧光强度的输出。
图3 MPSFI平台评价缺血性脑卒中药物对缺血再灌注细胞的疗效。(a)对照组：PC12细胞用10 μM TFCH培养15 min, 10 μM DHMP2培养60 min。IR组：PC12细胞缺血30 min，再灌注30 min，再用10 μM TFCH培养15 min、10 μM DHMP2培养60 min。丁苯酞/依达拉奉/依达拉奉右崁醇组：将PC12细胞缺血30 min，再灌注30 min，然后用10 μM丁苯酞/40 μM依达拉奉/40 μM依达拉奉右崁醇孵育2 h，再用10 μM TFCH孵育15 min, 10 μM DHMP2孵育60 min。(b)为(a)中相对荧光强度输出。(c、d、e)为(a)和图S5 (a)的相对荧光强度输出。
图4 MPSFI平台双光子荧光评价缺血性脑卒中药物在活体小鼠中的疗效。(a) 缺血再灌注小鼠模型构建、药物治疗及MPSFI平台药效评价流程图。(b)假手术组、模型组、丁苯酞治疗组、依达拉奉治疗组、依达拉奉右崁醇治疗组双光子三维荧光图像。(c) (b)中相对荧光强度输出。
图5 用传统评价方法评价缺血性脑卒中药物的疗效。分别给予10.7 mg kg−1丁苯酞/12.5 mg kg−1依达拉奉右崁醇/10 mg kg−1依达拉奉治疗3天后，采用传统评价方法对缺血再灌注小鼠进行评价。(a) mNSS评估神经功能。(b)脑梗死面积评估。冠状面切片在2,3,5-氯化三苯基四氮唑(TTC)中37℃孵育30分钟。健康区染成鲜红色，缺血区染成白色。(c)脑组织组织病理学评价：脑组织苏木精和伊红(H&E)染色。
总结与展望
以治疗效果评价为核心，通过联合使用TFCH、DHMP2两种荧光成像小分子材料，一种新型多参数同时监测的药效评价新平台MPSFI-Platform被创建，用于同时可视化示踪MDA/FA/MAO-A三种缺血性脑卒中关键指标的水平变化。利用该平台，我们在活细胞及活体层面评估了依达拉奉、丁苯酞、依达拉奉右崁醇三种药物对于缺血性脑卒中的治疗效果，并与传统的评估方法做了对比，评估结果与传统评估方法的结论一致，均显示依达拉奉右崁醇治疗效果最好。更重要的是，与传统评估方法相比，该平台实现了活体小鼠脑部从活性小分子到生物大分子的跨维度、多参数、直观评估药物治疗效果，具有操作简便、高效准确、节省资源等优势。该平台的建立有望用于缺血性脑卒中及其他脑部疾病药物研发过程中的快速药物筛选和机制探索，与传统评估方法共筑多重药物筛选防线，加快药物研发进程。
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.talanta.2023.125133
