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An Enzymatically Activated Fluorescence Probe for Targeted Tumor Imaging

化学 体内 结合 荧光 部分 荧光寿命成像显微镜 离体 荧光团 体外 生物物理学 临床前影像学 生物化学 立体化学 生物 量子力学 物理 数学分析 生物技术 数学
作者
Mako Kamiya,Hisataka Kobayashi,Yukihiro Hama,Yoshinori Koyama,Marcelino Bernardo,Tetsuo Nagano,Peter L. Choyke,Yasuteru Urano
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:129 (13): 3918-3929 被引量:157
标识
DOI:10.1021/ja067710a
摘要

Beta-galactosidase is a widely used reporter enzyme, but although several substrates are available for in vitro detection, its application for in vivo optical imaging remains a challenge. To obtain a probe suitable for in vivo use, we modified our previously developed activatable fluorescence probe, TG-betaGal (J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 4888-4894), on the basis of photochemical and photophysical experiments. The new probe, AM-TG-betaGal, provides a dramatic fluorescence enhancement upon reaction with beta-galactosidase, and further hydrolysis of the ester moiety by ubiquitous intracellular esterases affords a hydrophilic product that is well retained within the cells without loss of fluorescence. We used a mouse tumor model to assess the practical utility of AM-TG-betaGal, after confirming that tumors in the model could be labeled with an avidin-beta-galactosidase conjugate. This conjugate was administered to the mice in vivo, followed by AM-TG-betaGal, and subsequent ex vivo fluorescence imaging clearly visualized intraperitoneal tumors as small as 200 microm. This strategy has potential clinical application, for example, in video-assisted laparoscopic tumor resection.
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