生細胞やゼブラフィッシュの内因性システインのイメージングのための近赤外励起/放出蛍光プローブ

A near-infrared excitation/emission fluorescent probe for imaging of endogenous cysteine in living cells and zebrafish.

• Ruihua Xie
• Yaqian Li
• Zile Zhou
• Xiao Pang
• Cuiyan Wu
• Peng Yin
• Haitao Li

抄録

蛍光イメージング技術は、生物学的システムを研究するために不可欠なツールを提供している。しかし、生体組織の自家蛍光が干渉するため、生体イメージングにおける短波長蛍光プローブの応用は限られていました。近赤外（NIR）励起・放出蛍光プローブは、光散乱が少ないこと、生体試料への光ダメージが少ないこと、生体組織への透過性が高いこと、複雑な生体システムからの自家蛍光干渉が少ないことなど、生体内での光学イメージングにおいてユニークな利点を持っています。本研究では、近赤外励起・発光を有する便利な蛍光体(E)-2-[2-(6-ヒドロキシ-2,3-ジヒドロ-1H-キサンテン-4-イル)ビニル]-3-メチルベンゾ[d]チアゾール-3-ヨウ化ナトリウム(DXM-OH)を合理的に設計・開発しました。さらに、DXM-OHを用いて、システイン(Cys)を高感度かつ選択的に検出するためのオフオン型蛍光プローブ(E)-2-{2-[6-(アクリロイルオキシ)-2,3-ジヒドロ-1H-キサンテン-4-イル]ビニル}-3-メチルベンゾ[d]チアゾール-3-ヨウ化水素酸(DXM)を構築した。実験の結果、DXMは細胞透過性が良く、毒性が低く、光学特性(近赤外励起/発光)に優れているという利点を有しており、生きた細胞やゼブラフィッシュのCysの画像化に応用することに成功した。

The fluorescence imaging technique provides an essential tool for studying biological systems. However, due to the interference of autofluorescence of biological tissues, the application of short-wavelength fluorescent probes in biological imaging was limited. The near-infrared (NIR) excitation/emission fluorescent probe possesses unique advantages in optical imaging in vivo, including less light scattering, minimal photo-damage to biological samples, deep tissue penetration, and weak autofluorescence interference from complicated biological systems. In this work, a convenient fluorophore (E)-2-[2-(6-hydroxy-2,3-dihydro-1H-xanthen-4-yl)vinyl]-3- methylbenzo[d]thiazol-3-ium iodide (DXM-OH) with NIR excitation and emission was rationally designed and developed. What's more, DXM-OH was applied to construct an "OFF-ON" fluorescent probe (E)-2-{2-[6-(acryloyloxy)-2,3-dihydro-1H- xanthen-4-yl]vinyl}-3-methylbenzo[d]thiazol-3-ium iodide (DXM) for sensitive and selective detection of cysteine (Cys). The experimental results showed that DXM had the advantages of good cell permeability, low toxicity, and excellent optical properties (NIR excitation/emission) and it was successfully applied to image Cys of living cells and zebrafish.