近日，崂山国家实验室研究员、中国科学院院士、山东师范大学教授唐波团队提出了生物正交激活化学发光新策略，成功解决了中枢神经系统受体成像中颅骨/椎骨导致的信号衰减难题，实现了N-甲基-D-天冬氨酸受体在活体细胞、小鼠脑内及脊髓内的高特异性、深层组织在体成像，为神经退行性疾病的分子机制研究和诊断提供了全新工具。相关成果发表在在《应用化学国际版》。

中枢神经系统中的受体蛋白是神经信号转导的关键。其中，N-甲基-D-天冬氨酸受体在学习记忆中发挥核心作用，其表达异常与阿尔茨海默病的认知障碍密切相关。然而，传统成像技术难以对这类非活性蛋白进行成像，且“始终开启”型探针的非特异性分布导致成像的靶背景比低下，影响定量准确性。

研究团队将生物正交点击释放反应与1,2 -二氧杂环丁烷发光团相结合，构建了生物正交激活化学发光技术体系，可对发光半衰期进行精准调控。同时，设计合成了具有四嗪、异腈、乙烯基醚生物正交触发基团的小分子探针CL-TCO、CL-NC、CL-VE，通过优化分子结构，从根本上避免了假阳性信号。

光谱学和动力学表征结果显示，三种探针均表现出优异的光物理性质，发射波长覆盖深红光/近红外区。体外实验验证了“生物正交识别基团结构-化学发光活性”的构效关系。同时，探针在生理条件下具有良好的热稳定性，24小时内无明显降解，满足在体成像的时间窗口要求。

为实现N-甲基-D-天冬氨酸受体的特异性成像，研究团队将四嗪与N-甲基-D-天冬氨酸受体的NR2B 亚基特异性配体伊芬普隆偶联，合成了靶向配体 Tz-IFDL。体外细胞实验证实了，生物正交激活化学发光体系对N-甲基-D-天冬氨酸受体的靶向特异性。此外，细胞毒性和小鼠生物安全性实验表明，Tz-IFDL 和 CL-NC 对细胞活力、小鼠肝肾功及主要器官形态无明显影响，主要经肝肾代谢，具有良好的生物相容性。

作为技术突破点，深层组织穿透测试显示，研究团队以鸡胸肉模拟生物组织，生物正交激活化学发光体系的穿透深度可达6厘米，远超传统荧光成像的2厘米。同时，展现出极强的深层组织成像能力。

在体成像实验中，研究团队通过颅内或鞘内注射Tz-IFDL与 CL-NC，首次在小鼠脑部和脊髓内实现了N-甲基-D-天冬氨酸受体的高特异性生物正交化学发光成像。结果显示，野生型小鼠信号于3 小时达峰且持续时间长；而阿尔茨海默病模型小鼠信号显著减弱，从分子层面解释了阿尔茨海默病的认知与运动障碍。

对比荧光成像，生物正交激活化学发光体系展现出压倒性优势，此外，该体系仅需10 微升 100 微摩尔的 CL-NC 探针即可实现长时间在体成像，满足脊髓成像对注射体积的严格限制，展现出超高的检测灵敏度。

相关论文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202523648