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心肌细胞成像案例:从ROS检测到线粒体保护——助力心血管PDC药物研发

2025-09-07
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1. 背景:心肌梗死的难题

心血管疾病是全球主要死亡原因之一,其中 心肌梗死(心脏病发作)对患者健康威胁极大。传统治疗虽能开通血管,却难以阻止心肌细胞损伤和线粒体功能衰竭。当心脏血管堵塞,心肌缺血,心肌细胞会死亡。即使做了支架手术,患者长期死亡率仍然很高。
为什么?因为:

心肌细胞 不能再生,死了就死了。

缺血导致 线粒体损伤(细胞的“发电厂”坏掉),能量不足,细胞就走向死亡。

氧气回流时,会产生大量 活性氧(ROS),它们像“自由基炸弹”,加剧细胞损伤。

所以科学家们一直在想:能不能通过药物 保护心肌细胞、修复线粒体?近期,《Journal of Nanobiotechnology》发表的一项研究带来了新的启示:通过 多肽-药物偶联物(PDC) 实现智能药物递送,并借助 心肌细胞成像技术 揭示了其作用机制。

2. 思路:一石二鸟的药物设计

以前科学家尝试过用 一氧化氮(NO) 来保护心脏。

NO 能扩张血管、促进新生血管、减轻炎症。

但在心梗环境里,NO 常常被过量 ROS 抢走,生成 有害物质过氧亚硝酸盐(ONOO⁻),反而伤害心脏。

这篇文章的作者想到:
如果能设计一个药物,既能释放 NO,又能同时清除 ROS,是不是就能解决这个问题?

3. 他们做了什么?

研究团队设计了一种 多肽-药物偶联物(PDC),命名为 CTP-PBA-ISN。
拆开来看:

CTP:心梗部位识别的“邮编肽”,能把药物送到受伤的心肌。

ISN:临床常用的硝酸酯类药物(异山梨酯单硝酸酯),释放 NO。

PBA:硼酸酯结构,对 ROS 敏感,能触发药物释放,同时副产物还能清除 ROS。

所以,这个药物就像一个“智能快递”:
先通过 CTP 找到坏掉的心肌;
遇到大量 ROS 时,触发 NO 的释放;
副产物顺手把 ROS 清理掉。

4. 文章中的细胞荧光成像:它们干了啥?

在这篇研究里,作者用到了很多荧光探针和染料,但整体目标只有一个:
证明新药(CTP-PBA-ISN)在细胞里是否真的起作用,以及作用机制是什么。

  • 药物进入细胞了吗? → 通过 罗丹明B荧光标记 追踪细胞摄取过程。
  • ROS水平是否降低? → 使用 DHE 探针成像,发现药物能显著减少细胞内ROS。
  • NO是否释放? → 采用 NO探针O38,绿色荧光增强,说明NO释放成功。
  • 是否避免副作用? → ONOO⁻探针O58 显示新药比传统NO供体副产物更少。
  • 线粒体是否恢复? → 借助 JC-10、MitoSOX、Fluo-4 AM成像,证实药物保护了线粒体膜电位、降低了线粒体ROS、稳定了钙离子水平。

5. 对心血管药物研发的启示

这项研究告诉我们:

单纯给药并不够,必须要知道 药物是否真正进入目标细胞;

要理解药物机制,必须结合 荧光成像 双重验证;

未来的心脏病治疗可能依赖这种 智能药物+精准成像 的组合。

对于药企和科研机构而言,心肌细胞成像平台 已成为药物研发与机制研究的关键支撑。

我们的心肌细胞成像服务

作为专业的 心血管成像服务平台,我们提供:

荧光显微镜与共聚焦/超分辨成像:ROS、NO、钙离子、线粒体膜电位等多指标和亚细胞定位检测。

定制化成像方案:根据药物作用机制,设计最合适的成像组合。

从细胞到动物模型的一站式心肌细胞成像解决方案。

参考文献

1. Lu, Z., Chai, Q., Dai, W., Yu, B., et al. (2025). Mitochondrial homeostasis restoring peptide-drug conjugates with ROS-responsive NO releasing ability for targeted therapy of myocardial infarction. Journal of Nanobiotechnology, 23, 1578. https://doi.org/10.1186/s12951-025-03578-6

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