華東理工大學生物反應器工程國家重點實驗室、上海生物制造技術協(xié)同創(chuàng)新中心楊弋團隊首創(chuàng)了一種可監(jiān)測單細胞和活體動物代謝狀態(tài)的新型熒光探針，并篩選到一個高效的抗癌化合物，揭示了其機制。5月5日，相關研究成果發(fā)表于《細胞—代謝》雜志。

      癌細胞代謝的改變是腫瘤發(fā)生與生長的根本原因;通過控制癌細胞的異常代謝來殺傷、抑制癌細胞，或使之回到正常細胞，可有效抑制癌癥發(fā)生的進程。然而利用傳統(tǒng)生化分析方法研究細胞代謝活動并搜尋抗癌藥物，存在著效率低、成本高的技術瓶頸。NAD/NADH是一對核心代謝物,是表征細胞代謝失衡的最佳參數。

      楊弋團隊研發(fā)的新細胞代謝熒光探針SoNar，基于合成生物學方法構建，具有高靈敏度、高亮度和巨大動態(tài)范圍，可察覺癌細胞與正常細胞的微細代謝差異，真正實現在單細胞和活體動物水平對細胞代謝狀態(tài)的高時空分辨檢測和成像。利用SoNar，該團隊進行了基于細胞代謝的首次活細胞水平高通量化合物篩選，發(fā)現化合物KP372-1可在低濃度下廣泛殺傷不同人體組織來源的癌細胞。

     利用代謝組學、化學生物學和遺傳學篩選等技術，研究人員最終鑒定了KP372-1是一種結構新穎的氧化還原循環(huán)底物，能在癌細胞中特異高表達的NQO1酶催化下產生極度氧化應激，進而殺滅癌細胞。據悉，該化合物比目前已進入臨床II期的依賴NQO1的經典抗癌化合物β-拉帕醌具有更高的口服利用度、更長的藥物作用半衰期和更低的藥效濃度。

      據悉，該項研究工作在楊弋的指導下，由趙玉政和呼慶勛等研究生耗時5年完成。同時，SoNar探針還可以廣泛應用于細胞代謝相關的活細胞與活體實時監(jiān)測，為人們更好地了解物質與能量代謝的調節(jié)機制提供重要的創(chuàng)新工具與手段。