中国药科大学郝海平/徐小为团队在PKM2荧光成像方面取得重要进展

丙酮酸激酶（Pyruvate Kinase, PK）是一种糖酵解限速酶，通过从磷酸烯醇式丙酮酸转移高能磷酸盐来催化糖酵解的最后一步（PEP）转化为丙酮酸和ATP。哺乳动物组织主要表达由PKM基因编码的PK同工酶M1（PKM1）或M2（PKM2）。PKM1亚型广泛表达于需要大量ATP供应的分化细胞中，其功能是一种具有结构性活性的四聚体酶。PKM2主要在快速增殖的细胞中表达，具有可诱导的四聚体或二聚体构型。PKM2已经被证实是多种肿瘤的标志物，而且其在肿瘤的糖酵解途径中起到了重要的作用，是“Warburg effect”的关键调控因子。但目前并无报道的荧光探针对肿瘤细胞内的PKM2进行检测。

图1. TEPC466检测PKM2的机制示意图。图片来源：Anal. Chem.

中国药科大学郝海平课题组的徐小为老师、孙慧涌老师以及王东博士后针对这一现状，基于PKM2二聚体在激动剂的作用下可以形成四聚体这一特性，设计并合成了一种新型的聚集诱导发光（AIE）探针分子TEPC466。TEPC466由香豆素和TEPP-46通过一步缩合得到，合成及其简便，且其具有非常好的AIE特性。通过重组蛋白，TEPC466在对PKM2的体外检测中显示出良好选择性和灵敏度。LOD（检测限）为21.25 ng/mL，远低于文献报道的小鼠肿瘤模型中PKM2的浓度（105-310 ng/mL）。

图2 TEPC466对PKM2的选择性和灵敏性。图片来源：Anal. Chem.

最后在HT-29和HCT 116两种肿瘤细胞中，TEPC466也能很好的对细胞中的PKM2进行成像，当用si-RNA对细胞中的PKM2进行沉默后，荧光显著减弱。该探针的开发对于肿瘤的诊疗一体化应用提供了良好的前景。

图3 肿瘤细胞中PKM2的成像。图片来源：Anal. Chem.

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TEPP-46-Based AIE Fluorescent Probe for Detection and Bioimaging of PKM2 in Living Cells

Dong Wang, Chunmeng Li, Ya Zhu, Yunxia Song, Sheng Lu, Huiyong Sun*, Haiping Hao*, and Xiaowei Xu*

Anal. Chem., 2021, 93, 12682–12689, DOI: 10.1021/acs.analchem.1c02529

郝海平教授简介

郝海平，博士，教授，博士生导师。2006年于中国药科大学获博士学位，2012-2013年美国国家癌症研究所访问学者。现任中国药科大学副校长、 “天然药物活性组分与药效”国家重点实验室副主任。为国家杰出青年科学基金获得者、首批中组部青年拔尖人才。发表SCI论文100余篇，其中以第一和通讯作者在Cell Metab, Nat Commun, Anal Chem, Drug Metab Dispos等相关领域一流期刊发表SCI论文60余篇。

https://www.x-mol.com/university/faculty/41626 

徐小为博士简介

徐小为，博士，副研究员，硕士生导师。2010年毕业于中国科学技术大学化学系；2015年毕业于武汉大学，获有机化学（化学生物学）专业博士学位，同年进入中国药科大学药物科学研究院工作；2019年任副研究员。现任职于中国药科大学药物代谢动力学重点实验室。目前主要围绕药物靶标进行功能性探针研究和新药发现研究。已发表SCI论文二十余篇，获得授权专利5项。

王东博士简介

王东，博士，博士后，助理研究员。2012年毕业于南京医科大学，2017年毕业于南京大学生命科学学院，获得生物学博士学位，同年进入中国药科大学药学院从事博士后研究。目前主要从事肠道代谢与宿主免疫调控平衡机制探究，特别是PKM2在肠道的病理生理功能作用的分子机制研究。