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【JACS】pH响应性、短波响应，新型肿瘤特异性荧光探针实现治疗剂的可视化 ​

简介 ​

这项研究介绍了响应短波红外 (SWIR) 探针及其相关成像方案，用于评估单克隆抗体 (mAb) 在体内的分布、细胞摄取和蛋白质水解过程。研究表明，Pegylated苯并融合的norcyanines衍生物(Benz-NorCy7)在酸性环境下活化，可以附着在mAbs上而不会显著改变其光学特性。通过体内成像验证了该探针对肿瘤的高特异性。

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摘要 ​

单克隆抗体(mAbs)是癌症治疗和诊断的关键药物，先进的光学成像策略可解决其复杂体内生命周期中的具体问题。本研究提出了响应短波红外(SWIR)探针及其相关成像方案，用于评估mAb的分布、细胞摄取和蛋白质水解。通过小鼠模型中的纵向成像研究表明，附有pH响应性Benz-NorCy7探针的mAb具有优异的肿瘤特异性。通过双颜色成像策略，能独立追踪mAb的摄取和溶酶体滞留，解决了探针浓度与活化的分离问题。结果表明，使用光学成像可以定量评估蛋白质治疗剂的命运，为未来抗体治疗设计提供了见解。

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研究结果与讨论 ​

探针发现 ​

Norcyanines是一类独特的pH敏感的氰类染料，适合用于响应成像。研究发现，将二甲基化季铵氮嵌入常规氰染料中，显著提高了其亲水性和体内成像特性。通过增加PEG链的长度，获得了PEG24变体(Benz-NorCy7)，其在酸性环境中显示出特有的光谱响应，且在蛋白质标记中不会形成复杂聚集。

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单克隆抗体的成像 ​

通过将Benz-NorCy7附着到治疗性mAb(如Panitumumab)上，体内成像结果显示，探针在肿瘤中的高特异性，具有优异的肿瘤-背景比 (TBR)。双颜色成像策略使用了 “always-ON” heptamethine cyanine 染料和 pH 响应性 Benz-NorCy7，能够独立监控肿瘤摄取和溶酶体摄取，解决了动物间差异问题。

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mAb的内化成像 ​

双颜色成像策略区分了mAb的靶向定位和内化过程。研究发现，785 nm 和 890 nm 的成像信道具有时间依赖性信号强度变化，使用 i.v. 注射的双颜色成像数据显示了溶酶体摄取的半衰期为34.6小时。

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mAb分解代谢成像 ​

通过在溶酶体中使用蛋白酶可裂解连接子，实现了对mAb分解代谢过程的定量评估。结果显示，使用Val-Cit和Val-Ala两种常见的肽类连接子进行比较，发现Val-Ala在体内显示出较高的激活程度，表明其具有更好的血清稳定性和肿瘤积累性。

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结论 ​

研究开发了可激活的SWIR探针，并将其应用于研究mAb的靶向定位、内化和蛋白质水解。通过优化PEG取代基，获得了高对比度的肿瘤成像探针，并通过双颜色成像策略解决了动物间差异问题。研究结果表明，该探针在定量评估抗体药物缀合物(ADC)中的连接子裂解方面具有重要应用价值。

参考文献 ​

Shrestha, P.; Patel, N. L.; Kalen, J. D.; Usama, S. M.; Schnermann, M. J. Tracking the Fate of Therapeutic Proteins Using Ratiometric Imaging of Responsive Shortwave Infrared Probes. J. Am. Chem. Soc. 2025, jacs.4c15614. https://doi.org/10.1021/jacs.4c15614.