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近日，北京大學化學與分子工程學院應用化學系、北大?清華生命科學聯合中心的劉志博研究員課題組在ACS Central Science上發表了題為“A Molecular Logic Gate for Developing “AND” Logic Probes and the Application in Hepatopathy Differentiation”的研究論文（DOI: 10.1021/acscentsci.2c00387）。該研究報道了一類新型分子“與邏輯門”分子開關，能夠調控功能分子的雙重可控釋放。得益于此，作者構建了成像特異性更高的“與”門探針，并成功應用于不同小鼠模型和肝病患者血清樣本的精準鑒別。

圖1.“與邏輯門”分子開關應用于肝病精準診斷

疾病的精準診斷和治療常常依賴于功能分子的靶向遞送和可控釋放。但是，疾病靶標在生物體內不是獨一無二的，單重響應的可控釋放策略難以精準識別疾病部位。受放射性影像探針指導的雙靶向策略啟發（Nature,2020, 579,421-426），劉志博團隊進一步發展了“與”邏輯調控的雙重可控釋放策略。

圖2.通用型分子“與邏輯門”的化學結構及工作原理

作者成功篩選出Bicine和Dien為骨架的兩類分子“與”邏輯門，發生雙響應后，其能夠發生快速的分子內環化反應，并釋放完整的功能分子，釋放速率最高可達單響應情況的100倍。同時，作者拓展了該體系的普適性，成功偶聯多種觸發響應基團和功能分子。作者設計并合成了單胺氧化酶（MAO）和亮氨酸氨基肽酶（LAP）雙重響應的“與”門探針，其在細胞成像中比單響應探針具有更低背景信號。該探針能夠降低血清檢測中的假陽性信號，成功應用于不同小鼠模型和肝病患者血清樣本的精準鑒別。綜上，該工作開發了新型的可控釋放策略，有望對疾病的精準診斷和治療帶來關鍵性突破。

劉志博為該文通訊作者，博士研究生陳夢琪為該文的第一作者。劉志博課題組王春洪同學、丁澤軒博士、北京大學第三醫院王皓教授和北京協和醫院王裕教授為本工作作出了重要貢獻。感謝中國科學院化學研究所馬會民教授、劉志博課題組王軒宇同學、北京大學第三醫院梁京津博士對該工作的支持。該工作得到了國家自然科學基金委、科技部、北京市重點研發專題、李革-趙寧生命科學青年研究基金、昌平國家實驗室、北京分子科學國家研究中心以及北大?清華生命科學聯合中心的資助。

參考資料：https://news.pku.edu.cn/jxky/deca45403c8648e9b940c9e6ebfe6358.htm