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近日，北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系、北大?清華生命科學(xué)聯(lián)合中心的劉志博研究員課題組在ACS Central Science上發(fā)表了題為“A Molecular Logic Gate for Developing “AND” Logic Probes and the Application in Hepatopathy Differentiation”的研究論文（DOI: 10.1021/acscentsci.2c00387）。該研究報道了一類新型分子“與邏輯門”分子開關(guān)，能夠調(diào)控功能分子的雙重可控釋放。得益于此，作者構(gòu)建了成像特異性更高的“與”門探針，并成功應(yīng)用于不同小鼠模型和肝病患者血清樣本的精準(zhǔn)鑒別。

圖1.“與邏輯門”分子開關(guān)應(yīng)用于肝病精準(zhǔn)診斷

疾病的精準(zhǔn)診斷和治療常常依賴于功能分子的靶向遞送和可控釋放。但是，疾病靶標(biāo)在生物體內(nèi)不是獨(dú)一無二的，單重響應(yīng)的可控釋放策略難以精準(zhǔn)識別疾病部位。受放射性影像探針指導(dǎo)的雙靶向策略啟發(fā)（Nature,2020, 579,421-426），劉志博團(tuán)隊進(jìn)一步發(fā)展了“與”邏輯調(diào)控的雙重可控釋放策略。

圖2.通用型分子“與邏輯門”的化學(xué)結(jié)構(gòu)及工作原理

作者成功篩選出Bicine和Dien為骨架的兩類分子“與”邏輯門，發(fā)生雙響應(yīng)后，其能夠發(fā)生快速的分子內(nèi)環(huán)化反應(yīng)，并釋放完整的功能分子，釋放速率最高可達(dá)單響應(yīng)情況的100倍。同時，作者拓展了該體系的普適性，成功偶聯(lián)多種觸發(fā)響應(yīng)基團(tuán)和功能分子。作者設(shè)計并合成了單胺氧化酶（MAO）和亮氨酸氨基肽酶（LAP）雙重響應(yīng)的“與”門探針，其在細(xì)胞成像中比單響應(yīng)探針具有更低背景信號。該探針能夠降低血清檢測中的假陽性信號，成功應(yīng)用于不同小鼠模型和肝病患者血清樣本的精準(zhǔn)鑒別。綜上，該工作開發(fā)了新型的可控釋放策略，有望對疾病的精準(zhǔn)診斷和治療帶來關(guān)鍵性突破。

劉志博為該文通訊作者，博士研究生陳夢琪為該文的第一作者。劉志博課題組王春洪同學(xué)、丁澤軒博士、北京大學(xué)第三醫(yī)院王皓教授和北京協(xié)和醫(yī)院王裕教授為本工作作出了重要貢獻(xiàn)。感謝中國科學(xué)院化學(xué)研究所馬會民教授、劉志博課題組王軒宇同學(xué)、北京大學(xué)第三醫(yī)院梁京津博士對該工作的支持。該工作得到了國家自然科學(xué)基金委、科技部、北京市重點(diǎn)研發(fā)專題、李革-趙寧生命科學(xué)青年研究基金、昌平國家實(shí)驗室、北京分子科學(xué)國家研究中心以及北大?清華生命科學(xué)聯(lián)合中心的資助。

參考資料：https://news.pku.edu.cn/jxky/deca45403c8648e9b940c9e6ebfe6358.htm