东京大学开发荧光探针全自动合成新法

来源：综合报道

日本东京大学药学系研究科箕田麻弥乃、小松彻、浦野泰照等研究人员开发出一种基于共价捕获与释放（SCCR）策略的荧光探针全自动合成新方法。该技术突破传统合成中需依赖柱层析等精制步骤的瓶颈，首次实现高纯度荧光探针在不经过任何分离纯化流程下直接合成，显著提升合成效率。研究成果于2026年6月29日发表于国际权威期刊《ACS Central Science》。

该技术核心在于融合液相合成的反应灵活性与固相合成的简便纯化优势。研究团队自主设计了一种带有固相捕捉手柄的保护基，可在液相合成任意阶段将目标产物选择性地固定在固相载体上，从而无缝切换至固相合成路径。通过搭配肽类全自动化合成仪，整个过程实现高度集成与自动化，避免了传统方法中每种探针均需单独进行柱层析纯化的繁琐操作，大幅缩短研发周期。

实验验证显示，该方法成功构建了包含超过100种不同结构的荧光探针库，适用于单分子水平的蛋白酶活性分析系统。这些探针具有高特异性与灵敏度，能响应特定蛋白酶的催化作用，产生显著增强的荧光信号，使研究人员能够“直接观察”活体状态下酶的动态功能变化。这一能力对揭示疾病相关蛋白质功能异常至关重要，尤其在癌症、神经退行性疾病等复杂病理机制研究中具备重要应用潜力。

高纯度探针合成突破关键工艺瓶颈

传统荧光探针合成通常面临两大挑战：一是多步化学反应易引入副产物，导致产物纯度下降；二是每批次探针必须通过柱层析或HPLC等手段进行分离纯化，不仅耗时耗力，还限制了大规模探针库的快速构建。本研究通过SCCR策略，将目标产物在合成中途即锁定于固相支持物上，有效阻断副反应路径，同时简化后续处理流程，实现了真正意义上的“无纯化合成”。

该方法所生成的探针纯度达到分析级标准，满足单分子酶活性检测对试剂质量的严苛要求。例如，在检测胰蛋白酶、凝血酶等关键生理酶时，探针表现出优异的信号响应一致性与背景抑制能力。这为建立高通量、高精度的酶活性筛查平台提供了可靠工具，也为临床前药物筛选和个体化诊疗中的生物标志物发现奠定了技术基础。

推动酶功能组学（enzymomics）发展

当前主流的基因组学、转录组学与蛋白质组学虽能反映基因表达与蛋白总量变化，但难以捕捉蛋白质在翻译后修饰（PTM）、构象改变、亚细胞定位等方面的细微功能差异。而这些微小变化往往正是疾病早期发生的根源。本研究提出的“酶功能组学”（enzymomics）概念，正是试图填补这一空白——通过系统性解析酶的功能状态，描绘出“proteoform”层面的动态图谱。

借助该全自动合成平台，研究人员可快速设计并合成针对不同靶点酶的探针，覆盖从丝氨酸蛋白酶到金属蛋白酶等多种类型。这种高通量探针生产能力，使得在单一实验中同时监测数十种酶活性成为可能，极大提升了疾病机制研究的广度与深度。未来有望应用于肿瘤组织切片、血液样本或脑脊液中多种酶活性的同步检测，加速新型液体活检技术的发展。

对于中国生物医药产业链而言，该技术为高端诊断试剂与科研工具的研发提供了新的思路。国内从事蛋白酶检测、疾病标志物发现及药物靶点验证的企业，可关注该技术背后的合成平台与探针设计逻辑，评估其在自身产品开发中的适配性。此外，若考虑引进类似自动化合成设备或合作开发定制化探针库，应重点关注其兼容性、稳定性及是否具备符合中国GMP或ISO 13485标准的生产条件。

从供应链角度看，该技术所依赖的核心材料如固相载体、特殊保护基团及合成试剂，目前仍以欧美厂商为主导。中国企业若希望参与上游原料供应，可瞄准高纯度固相树脂、功能性连接子（linker）等细分领域，开展自主研发与替代攻关。同时，该研究中使用的肽类全自动化合成仪也提示，国产高端生命科学仪器在精准合成方向仍有较大发展空间。