近日，国际顶级学术期刊《Angew. Chem. Int. Ed.》在线发表了东南大学生物科学与医学工程学院/数字医学工程全国重点实验室梁高林团队的研究成果，文章标题为《A 19F MRI/NIR-FL Nanoprobe for “Turn-On” Imaging of β-Secretase (BACE1) Activity in Alzheimer’s Disease》。该研究成功开发了一种β-分泌酶（BACE1）激活型纳米探针，其在BACE1的特异性剪切下原位解组装，从而“开启”19F磁共振/近红外荧光（19F MRI/NIR-FL）信号，实现对阿尔茨海默病（AD）的高灵敏成像分析（Angew. Chem. Int. Ed. 2026, DOI:10.1002/anie.1325073）。
阿尔茨海默病（AD）是一种进行性发展的神经退行性疾病，已成为全球公共卫生体系的重大负担。目前尚无有效治疗手段可阻止或逆转该疾病，因此AD的早期诊断对于及时干预、延缓病情进展至关重要。β-分泌酶（BACE1）是一种AD早期阶段的极有前景生物标志物，然而目前针对其体内成像的方法鲜有文献报道。基于此，东南大学梁高林教授团队设计了一种BACE1激活型纳米探针19F-Cy5.5-NP，在活体中实现对AD的19F磁共振/近红外荧光（19F MRI/NIR-FL）成像分析。如上图a所示，作者首先合理设计了一种前体分子Cys(StBu)-Glu-Val-Asn-Leu-Asp-Ala-Glu-Phe(CF3)-Lys(Cy5.5)-CBT（19F-Cy5.5），其包含四个功能部分：（1）分子两端StBu保护的半胱氨酸（Cys）和6-氨基-2-氰基苯并噻唑（CBT）基团，用于还原触发的CBT-Cys点击反应；（2）八肽序列Glu-Val-Asn-Leu-Asp-Ala-Glu-Phe，作为BACE1切割底物；（3）CF3基团，作为19F信号源；（4）Cy5.5荧光团，用于近红外荧光成像。19F-Cy5.5在体外通过还原剂触发的CBT-Cys点击反应，生成环状二聚体19F-Cy5.5-Dimer，并进一步组装形成纳米颗粒19F-Cy5.5-NP。纳米颗粒的形成引发19F核自旋的快速横向弛豫效应以及荧光团的“分子内/分子间双重猝灭”效应，从而使纳米探针的19F MRI/NIR-FL信号处于“关闭”状态。纳米探针的作用机制如上图b所示。当纳米探针到达AD病灶，经BACE1酶特异性切割，19F-Cy5.5-NP发生解组装，19F MR和NIR-FL信号被同时“开启”。“开启”的19F MR信号可实现BACE1活性的高特异性成像，NIR-FL信号则提供高空间分辨率的二次确认。细胞实验结果表明，19F-Cy5.5-NP在Aβ25−35处理的PC12细胞中产生的19F MRI/NIR-FL信号是正常PC12细胞的4.6/1.5倍。同时，这种“开启”的19F MRI/NIR-FL策略实现了对AD斑马鱼模型中BACE1的精准成像，为AD的早期检测开辟了新途径。
东南大学生物科学与医学工程学院毕业博士生徐玲玲和在校博士生蒋翘楚为该论文的共同第一作者。东南大学首席教授/数字医学工程全国重点实验室副主任梁高林为论文的主要通讯作者，东南大学副研究员占文俊和扬州大学教授杨占军为论文的共同通讯作者。该工作在国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目、江苏省前沿引领技术基础研究重大专项、江苏省双创团队以及东南大学至善青年学者计划等项目的资助下完成。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.1325073