L-システイン-ポリアミン-モルフォリン修飾量子ドットをベースとしたリソソーム標的化可能な蛍光プローブの生体内イメージングへの応用

A Lysosome-Targetable Fluorescence Probe Based on L-Cysteine-Polyamine-Morpholine-Modified Quantum Dots for Imaging in Living Cells.

• Zhi-Qiang Zhang
• Wen-Jing Yao
• Lu-Lu Qiao
• Xiaojing Yang
• Jiahua Shi
• Mei-Xia Zhao

抄録

目的:

量子ドット（QD）は、蛍光強度が高く、蛍光寿命が長く、耐光性の高い漂白能力があり、光の安定性が高いことから、蛍光プローブとして使用されています。そこで、オルガネラを標的としたより精密なプローブを探索する。

Purpose: Quantum dots (QDs) are used as fluorescent probes due to their high fluorescence intensity, longevity of fluorescence, strong light-resistant bleaching ability and high light stability. Therefore, we explore a more precise probe that can target an organelle.

研究方法:

本研究では、4種類のL-システイン-ポリアミン-モルホリンをメルカプト基で連結したQDを用いて、新しいクラスの蛍光プローブを開発した。リガンドは、エレクトロスプレーイオン化質量分析法（ESI-MS）、H-核磁気共鳴（H NMR）分光法、およびC NMR分光法で評価した。透過型電子顕微鏡(TEM),紫外可視分光光度計(UV-Vis)及び蛍光顕微鏡を用いて修飾QDの特性を調べた。また、HeLa, SMMC-7721及びHepG2細胞を用いたMTTアッセイにより、修飾QDの生物学的活性を検討した。改質QDの蛍光イメージングは、共焦点レーザー走査型蛍光顕微鏡(CLSM)を用いて行った。

Methods: In the current study, a new class of fluorescence probes were developed using QDs capped with 4 different L-cysteine-polyamine-morpholine linked by mercapto groups. Ligands were characterised by Electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS), H-Nuclear Magnetic Resonance (H NMR) spectroscopy, and C NMR spectroscopy. Modified QDs were characterized by Transmission Electron Microscope (TEM), Ultraviolet and visible spectrophotometry (UV-Vis), and fluorescence microscopy. And the biological activity of modified QDs was explored by using MTT assay with HeLa, SMMC-7721 and HepG2 cells. The fluorescence imaging of modified QDs was obtained by confocal laser scanning fluorescence microscopy (CLSM).

結果:

合成したQDは4〜5nmの範囲であり、強い発光特性を有していた。UV-Vis及び蛍光スペクトルから、システイン-ポリアミン-モルホリンがQDナノ粒子にうまく取り込まれていることが明らかになった。MTTの結果、修飾QDは未修飾QDに比べて細胞毒性が低いことが示された。さらに、修飾したQDはHeLa細胞において強い蛍光強度を示し、HeLa細胞のリソソームを標的とした。

Results: Synthesized QDs ranged between 4 to 5 nm and had strong optical emission properties. UV-Vis and fluorescence spectra demonstrated that the cysteine-polyamine-morpholine were successfully incorporated into QD nanoparticles. The MTT results demonstrated that modified QDs had lesser cytotoxicity when compared to unmodified QDs. In addition, modified QDs had strong fluorescence intensity in HeLa cells and targeted lysosomes of HeLa cells.

結論:

本研究では、修飾されたQDが効率的に細胞内に入り込み、リソソームを標的とした蛍光プローブとして利用できることを実証した。

Conclusion: This study demonstrates the modified QDs efficiently entered cells and could be used as a potential lysosome-targeting fluorescent probe.

© 2020 Zhang et al.