来源：外泌体之家

动脉粥样硬化（atherosclerosis, AS）是心血管疾病的主要始动因素，其中易损斑块的形成容易导致心肌梗死、中风甚至猝死等致命事件。目前，临床上检测动脉硬化斑块的方法主要包括影像学和血液检测，但这些方法敏感性和特异性较低，难以实现AS的早期检测及其病理进程的动态监测。细胞外囊泡（extracellular vesicles, EVs）是细胞分泌的磷脂双分子层囊性小泡，存在于各种体液中，其携带特定的核酸、蛋白质和小分子代谢产物，被认为是下一代疾病标志物。然而，疾病组织来源的EVs在体液中丰度较低，相关标志物的鉴定仍处于起步阶段，且检测困难。

南开大学化学学院刘定斌教授课题组近期在美国化学会旗舰期刊Journal of the American Chemical Society上发表题为“In Vivo Fluorescent Labeling of Foam Cell-Derived Extracellular Vesicles as Circulating Biomarkers for In Vitro Detection of Atherosclerosis”的研究论文（doi: 10.1021/jacs.4c01173），开发了一种名为BI–PEG-PSBP NPs的荧光探针，可以在活体水平特异性地标记泡沫细胞及其分泌的EVs，通过检测外周血中荧光标记的EVs，实现对AS斑块形成的早期检测和斑块易损性的准确鉴别，为心血管疾病的有效管理提供了一种新思路和液体活检技术。

该团队的前期研究表明，在巨噬细胞泡沫化的过程中，活性氧物种（如HClO）和脂滴（lipid droplets, LDs）的上调被认为是泡沫细胞的典型特征（Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202204518）。据此，研究人员设计了一种可依次被HClO和LDs激活的比率荧光探针。通过合理的设计和化学合成，研究人员得到了BI-PEG-PSBP NPs。与绝大多数泡沫细胞探针不同的是，BI-PEG-PSBP NPs具有良好的亲水性，这一特性极大地增强了其在生物体内的循环能力，降低了网状内皮系统对其非特异性识别和清除的几率，并通过其表面修饰的凋亡泡沫细胞靶向肽PSBP进一步提高了其对AS斑块的识别能力。BI-PEG-PSBP NPs在进入泡沫细胞后，迅速被HClO降解为亲脂性分子B-CF3，吸附到LDs表面，发射波长从740 nm 变为540 nm。荧光脂滴在泡沫细胞内进行多级代谢和循环，将其所携带的B-CF3递送到细胞膜中，并随着EVs的分泌过程而转移到EVs膜中，从而形成荧光标记的EVs。该荧光标记的EVs亮度高，可通过常规的荧光光度计或酶标仪即可实现快速检测，具有良好的临床应用潜力。

图1 BI-PEG-PSBP NPs 的制备、代谢及荧光EVs检测示意图

在体外研究中，BI-PEG-PSBP NPs对HCIO表现出优异的灵敏度（LOD=102 nM）和特异性，其发射波长随HCIO浓度增加从红光变为绿光，呈现比率型变化趋势。随后，研究人员将BI-PEG-PSBP NPs与泡沫细胞孵育，发现其可以清晰地对泡沫细胞内LDs进行荧光标记，并对不同病变程度的泡沫细胞进行有效区分。同时，不同病变程度的泡沫细胞分泌的EVs具有不同的荧光强度。通过进一步的活体水平研究，研究人员发现BI-PEG-PSBP NPs可以高效地靶向AS斑块，并对病变区域进行精准成像，有效区分稳定斑块和易损斑块。更进一步，研究人员检测了模型小鼠血液中荧光标记的EVs，其结果与成像结果一致，表明活体标记产生的荧光EVs有望作为一种全新的AS液体活检标志物。

总之，该项研究提出了一种全新的液体活检策略，将活体病理信号转化为可体外检测的荧光信号，可用于动态监测AS病变过程，准确鉴别稳定斑块和易损斑块，为心血管疾病的早期发现和预警提供了一种全新的手段。

南开大学化学学院博士研究生吉墨轩、魏永春和河南师范大学叶卓博士为文章共同第一作者。南开大学化学院刘定斌教授为通讯作者，南京医科大学第一附属医院孙伟主任医师为该工作的研究提供了宝贵支持。

参考文献：

In Vivo Fluorescent Labeling of Foam Cell-Derived Extracellular Vesicles as Circulating Biomarkers for In Vitro Detection of Atherosclerosis, J Am Chem Soc.2024 Mar 28. doi: 10.1021/jacs.4c01173.