基于量子点标记荧光生物探针的星形胶质细胞吞噬β淀粉样肽的动态可视化新方法

本项目拟将量子点标记肽探针的制备和应用技术与阿尔茨海默病(Alzheimer's disease, AD)的细胞神经生物学问题有机结合，在量子点修饰和β淀粉样肽（Amyloid β-protein，Aβ）结构设计的基础上，将二者偶联制备相应的探针；在探针性能表征和Aβ生物活性检验的基础上，通过长时间活细胞荧光成像系统和高效的专业图像分析软件，并结合数据处理和统计分析，建立星形胶质细胞内化Aβ的高灵敏、实时、原位、动态成像技术和方法；进而对Aβ在胞内的运动和聚集情况，以及影响这些过程的因素及其调节机制进行研究。这将对采取有效措施以增强星形胶质细胞内化和消除Aβ沉积的能力提供重要依据，对AD治疗策略研究具有重要意义。本项目拟为细胞生物学乃至生命科学提供进行实时、动态荧光示踪的有效新方法和新技术。

针对项目研究任务，在确保量子点水溶性以及表面分子生物活性的基础上，根据Aβ的分子结构及其在形成Aβ沉积时的特点，分别通过吸附作用、亲和作用或生物共价偶联的方法使Aβ与QDs结合，成功制备了多种量子点标记Aβ肽的生物荧光探针，在探针性能表征和Aβ生物活性检验的基础上，研究星形胶质细胞对它们的吞噬和降解作用。.吸附作用制备探针主要是基于纳米颗粒比较大的表面积和小粒径的特点，选用4种具有不同表面物化性质的量子点，将它们加入到Aβ溶液中，使Aβ肽伸展在量子点的表面。QDs-Aβ仍然保持了较好的颗粒性和良好的荧光性质。量子点可以降低Aβ的β折叠，从而使Aβ处于较低的聚集状态，抑制Aβ进一步的纤维化。就神经毒性而言，不同量子点的加入会使Aβ的神经毒性发生一定的变化，但总体来说变化不大，其中，COOH-OPA-QDs对Aβ毒性的影响最小，并且作用效果稳定。星形胶质细胞吞噬Aβ的荧光成像结果表明，量子点的加入并未影响星形胶质细胞对Aβ的降解能力，星形胶质细胞可有效吞噬Aβ并降解。. 在基于生物亲和作用的探针制备方法中，链霉亲和素( Streptavidin, SA)修饰的量子点与生物素化的β-淀粉样蛋白全长肽(Biotin-Aβ42)结合，得到相应的QDs-Aβ，产物的颗粒分散性较好，Aβ42肽仍然具有生物活性，当与星型胶质细胞共孵育孵育时间达到24小时后，出现了类似于Aβ42 被细胞吞噬入胞并出现于核周的现象。.基于双功能偶联剂的共价偶联作用将氨基修饰的量子点（NH2-QDs）通过双功能偶联剂Sulfo-EMCS与半胱氨酸修饰的Aβ42（Cys- Aβ42）共价偶联制备相应的生物探针，该偶联产物可能在颗粒性、低免疫原性及更高的肽分子负载能力方面更具有优势。. 这些研究结果对于进一步研究星形胶质细胞吞噬和降解Aβ的过程和调控机制提供了有利条件。. 在项目经费资助下，取得了较好的研究成果，共发表SCI论文8篇，包括Anal.Chem.,Chem. Common各一篇，有5篇发表在影响因子大于3.5的刊物上，参加国际国内会议4次，作邀请报告2个，口头报告2个，培养博士生1名，硕士生3人。