纳米技术在细胞自噬检测的最新进展

细胞自噬是一种进化上非常保守的细胞代谢机制,它参与了众多的生/病理过程,如细胞生存,死亡,抗原呈递,病原体清除等。自噬功能异常往往伴随着各种疾病的发生,例如癌症,心血管疾病和神经退行性疾病等。所以对细胞自噬的实时、定量检测对一些疾病的诊断或治疗具有重大意义。然而当前针对细胞自噬的检测方法,如透射电子显微镜(TEM),GFP-ATG8/LC3,蛋白质免疫印迹等,实验过程繁琐、耗时、技术要求高且不能直接在活体上应用等原因严重制约着细胞自噬的研究和应用发展。针对自噬相关结构或酶开发的分子探针是解决这一难题的有效技术手段。但是,分子探针也存在着诸如背景信号噪音高,信号不稳定,药代动力学差等缺点。近年来,纳米材料由于其优异的物理和化学特性被广泛用于药物递送和生物学成像。相比于分子探针,纳米结构探针具有高通透性和滞留效应,以及可控尺寸,高比表面积,表面易修饰的特点,表现出了良好的生物相容性,多模态成像能力,以及显著提高的信号稳定性。

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通过对近几年相关开创性工作的分析,国家纳米科学中心王浩研究员课题组总结了纳米结构探针在细胞自噬检测领域的最新研究进展,重点讨论了两类纳米材料,包括基于“活体自组装”策略设计的原位再形成新结构的纳米探针和响应性自组装纳米探针。文章指出,“活体自组装”是生物医学成像/诊断和治疗的新方法,相比于分子探针和非组装纳米探针,基于“活体自组装”策略设计的纳米探针在靶向部位有更多的富集、滞留效应,且具有更长、更好的信号稳定性。同时,文章讨论了纳米探针在自噬检测领域存在的挑战,如纳米材料本身的自噬诱导效应问题。作者提出通过精确控制纳米材料的尺寸,结构和表面特征可以有效地降低或避免纳米探针对自噬的影响。另外,作者提出基于“自组装”策略构建的“分子样”纳米探针可以克服分子探针和非组装纳米探针的缺点,实现细胞自噬在活体水平的实时、定量检测。

相关文章发表在Small(DOI: 10.1002/smll.201700996)上。

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