【Angew.Chem.】高对比度活体成像新突破：红氧化激活探针实现原生突触后支架的实时可视化

文章标题： Redox-Activated Probes Enable High-Contrast Live Imaging of Native Postsynaptic Scaffolds
通讯作者： Hans M. Maric
文章链接： https://doi.org/10.1002/anie.202519933

文章概要

引言

突触后致密区（PSD）是神经元信息处理的核心结构，其由高密度的支架蛋白、受体及信号分子组成。要理解突触可塑性与神经疾病机制，直接在活体神经元中可视化这些内源性支架蛋白至关重要。然而，现有方法存在明显局限：
基因编码荧光标签需要转染或病毒递送，可能改变细胞生理；抗体体积大且难以进入活细胞；小分子探针多针对受体而非稳定的支架蛋白，导致成像对比度不足。
为解决这些问题，作者开发了 Sylives ——一类紧凑、可逆递送、可在活体神经元中高对比度标记抑制性（gephyrin）与兴奋性（PSD‑95）突触后支架的合成荧光肽探针。

主要实验及结论

研究首先基于已用于固定样本的 iSylite/eSylite 结构，设计可与细胞穿透肽（CPP）通过可逆二硫键连接的活体探针。作者发现传统的 in situ 偶联方式存在氧化敏感、生成副产物、递送效率不稳定等问题，导致成像背景高、对比度低。
为此，研究团队 预先纯化 了 CPP‑probe 二硫键偶联物，避免副产物生成，并利用细胞内还原环境实现 CPP 的“无痕释放”，恢复探针对支架蛋白的高亲和力。
在 HEK293 细胞与小鼠原代神经元中，作者系统优化了探针浓度、CPP 比例、温度与孵育时间，明确了实现高对比度成像的参数窗口。
最终结果显示：

• iSylive 可在活体神经元中高特异性标记内源性 gephyrin，且与抗体染色高度共定位；
• eSylive 成功扩展至兴奋性突触，能够标记内源性 PSD‑95；
• 两类探针均无需基因操作，且背景低、对比度高，可用于实时观察突触结构。
  研究还指出，兴奋性突触的结构特性导致 eSylive 的最佳参数窗口更窄，但不影响其作为通用策略的可行性。

总结及展望

Sylives 的出现为活体神经元突触后结构的高对比度成像提供了全新工具。其核心优势包括：

• 无需基因操作，适用于多种实验系统；
• 可逆 CPP 递送实现高效进入细胞且无残留；
• 探针小、扰动低，适合实时动态研究；
• 可模块化扩展至其他胞内蛋白靶点。
  未来，Sylives 有望应用于脑片、体内成像及突触可塑性研究，并进一步探索其对神经生理的潜在影响。该策略为研究神经系统结构与功能的关联提供了强有力的工具平台。