研究进展：癌症干细胞（CSC）是肿瘤中触发肿瘤起始、生长和转移的细胞亚群。鉴于选择性靶向 CSC 的巨大治疗潜力，人们对可视化 CSC 和发现相关生物标志物的兴趣越来越大。CSCs是肿瘤内部的一个小细胞群体，它们具有自我更新和多向分化潜能，被认为是肿瘤起始、生长和转移的关键驱动力。由于CSCs的存在，肿瘤可能展现出更高的治疗抵抗性和复发倾向。因此，开发能够特异性识别和靶向CSCs的方法对于癌症治疗至关重要。然而，CSCs的识别面临挑战，尤其是在成人软组织肉瘤这类异质性肿瘤中的细胞标记物，如CD44和ALDH1，往往在肿瘤细胞群体中普遍高表达，使得利用这些标记物来识别和分离CSCs变得复杂。此外，现有的CSCs通用生物标记物并不总是适用于所有类型的癌症，这要求研究者寻找新的策略和标记物来更有效地识别和研究CSCs。研究表明，环氧化酶(COX-2)的上调会促进肿瘤生长，因此抑制 COX-2 活性的策略已在临床前模型中显示出预防转移的效果。解决方案：在本文中，作者设计了两种BODIPY偶联物（BD-IMC化合物），通过在中间位置和β-2位置的对苯基引入IMC，分别命名为BD-IMC-1和BD-IMC-2（图1a）作为一种荧光显像剂来可视化靶向COX-2 的肉瘤组织中的 CSC。它们在不同乙醇（EtOH）百分比条件下的荧光发射光谱和发射相对荧光单位（RFU）曲线（图1A）。随后探究了BD-IMC化合物（BD-IMC-1和BD-IMC-2）对一系列生物分子的荧光响应以及动态光散射（DLS）分析的结果，评估这些探针对特定靶标（COX-1和COX-2）的选择性和灵敏度，并探究它们在生物环境中的聚集状态变化（图2）。两种探针都表现出出显著的选择性荧光响应、低细胞毒性。结果表明该探针不仅在体外实验中对COX-2具有高选择性和灵敏度，而且在活细胞成像中也显示出良好的应用潜力，为进一步的临床样本分析提供了基础。随后作者验证BD-IMC化合物在细胞模型和人类肉瘤组织样本中的生物应用，使用BD-IMC-1探针与抗COX-2免疫组化（IHC）染色之间的荧光共定位成像。这表明BD-IMC-1能够在临床样本中特异性地标记COX-2阳性细胞，表明BD-IMC探针在临床病理学中的潜在应用前景。![]()
图1：（a） COX-2探头（BD-IMC-1和BD-IMC-2）的设计和结构。（b-c） BD-IMC-1 和（d-e） BD-IMC-2 的 PBS 缓冲液（pH 7.4）中 EtOH 的序列百分比的荧光发射光谱和发射 RFU 曲线。
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图2：BD-IMC化合物的荧光响应和DLS分析比较。（a） BD-IMC-1 （5 μM）和（e） BD-IMC-2 （5 μM）暴露于终浓度为 320 μg/ml 的一系列生物分子时的荧光反应（1：COX-2、2：COX-1、3：仅探针对照、4：过氧化物酶、5：血红蛋白、6：IgG、7：转铁蛋白、8：胰岛素、9：RNA、10：DNA、11：BSA、12：酯酶、13：溶菌酶、14：胶原蛋白，15：组蛋白H1,16：胰蛋白酶）。（g、h）粒径的DLS分析。
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图3：生物应用BD-IMC化合物。（a， f）（a） HeLa 和（f） Raw264.7 细胞中 LPS 处理后 COX-2 表达的蛋白质印迹分析。（乙、中、d、e、g、h、i、j）LPS 诱导（b， g） BD-IMC-1 （10 μM）和（d， i） BDIMC-2 （10 μM）在（b， d） HeLa 和（g， i） Raw264.7 细胞中过度表达的 LPS 荧光活细胞成像分析。（c， e） HeLa 和（h， j） Raw264.7 细胞中（c， h） BD-IMC-1 （10 μM）和（e， j） BD-IMC-2 （10 μM）的荧光强度条形图。（k）来自三名肉瘤患者的 COX-2 和 CD44 阳性细胞群的条形图。（l）人肉瘤组织中抗 COX-2 和 BD-IMC-1 免疫组化染色之间的荧光共定位图像。
结论：总之，作者所设计的荧光探针BD-IMC-1和BD-IMC-2在临床病理学中尤其是在可视化人体软组织肉瘤中的癌症干细（CSCs）方面具有巨大潜力。该探针能够通过解聚激活的方式，特异性地响应COX-2的上调，这一方式在活细胞和固定组织样本中都得到了验证。特别是BD-IMC-1探针，由于其较低的解聚浓度（DC50）和正协同性结合特性，显示出更高的灵敏度和选择性，这项工作为开发新型的成像剂和治疗策略提供了基础，并可能有助于提高癌症的诊断准确性和治疗效率。尽管目前的研究样本数量有限，但对未来的研究方向和临床应用开辟了新的道路。参考文献： Jun-Seok Lee et al. Disaggregation-Activated pan-COX Imaging Agents for
Human Soft tissue Sarcoma.Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63,
e202405525.
