近日，物理與光電工程學(xué)院生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)研究中心博士后黃振龍?jiān)趪H頂級(jí)材料科學(xué)期刊Matter（影響因子17.3，中科院一區(qū)TOP期刊，Cell姊妹刊，Cell Press旗下的旗艦刊）發(fā)表了題為 “Polarity-Responsive Fluorescence Lifetime Probe forIn VivoImaging of Aβ Plaque Dynamics: Unveiling PBM-Induced Aβ Polarity Reversal” 的研究論文。該研究開發(fā)一種極性響應(yīng)的熒光壽命探針，用于體內(nèi)Aβ斑塊極性動(dòng)態(tài)變化的活體光學(xué)成像，并揭示光生物調(diào)節(jié)誘導(dǎo)的Aβ極性反轉(zhuǎn)。
黃振龍為論文第一作者，物理與光電工程學(xué)院講席教授屈軍樂、教授翁曉羽和助理教授陳鈺為該論文的通訊作者，深圳大學(xué)為第一完成單位和通訊作者單位。
阿爾茨海默病（Alzheimer's Disease, AD）是一種常見的神經(jīng)退行性疾病，其主要特征是認(rèn)知功能的進(jìn)行性下降。盡管AD的確切機(jī)制尚未完全闡明，但大量證據(jù)表明，淀粉樣β蛋白（Aβ）的異常聚集和神經(jīng)纖維纏結(jié)（NFTs）是該疾病的關(guān)鍵病理特征。這些病理變化導(dǎo)致神經(jīng)元的損傷和死亡，從而引發(fā)認(rèn)知功能的逐漸衰退。光生物調(diào)節(jié)（Photobiomodulation, PBM）是一種非侵入性治療方法，通過將可見光或近紅外光（400-1100 nm）照射到組織上，產(chǎn)生非熱生物效應(yīng)。近年來，PBM作為一種改善大腦功能的潛在方法引起了廣泛關(guān)注。研究表明，PBM能夠通過多種機(jī)制（如誘導(dǎo)伽馬振蕩、激活保護(hù)性免疫反應(yīng)、上調(diào)神經(jīng)營養(yǎng)因子以及增強(qiáng)腦膜淋巴引流）促進(jìn)Aβ的清除，從而改善AD模型的認(rèn)知功能。然而，PBM對Aβ斑塊物理化學(xué)性質(zhì)的直接影響仍需進(jìn)一步研究。本研究通過開發(fā)一種新型的極性敏感熒光壽命探針（SiR-Aβ），揭示了PBM可以誘導(dǎo)Aβ斑塊極性反轉(zhuǎn)。
圖1 SiR-Aβ探針檢測Aβ斑塊的機(jī)制
本研究創(chuàng)新性地開發(fā)了一種新型極性敏感熒光壽命探針SiR-Aβ，該探針具有較高的血腦屏障通透性，并能選擇性地與Aβ斑塊結(jié)合。利用團(tuán)隊(duì)前期開發(fā)的多模態(tài)活體熒光顯微成像系統(tǒng)（SKMM-1, KAYJA-OPTICS, China）實(shí)現(xiàn)了對Aβ斑塊極性的動(dòng)態(tài)活體監(jiān)測。研究結(jié)果表明，頻率為40赫茲的光生物調(diào)節(jié)（PBM）能夠顯著逆轉(zhuǎn)Aβ斑塊的極性，且這種極性反轉(zhuǎn)獨(dú)立于斑塊大小，并在斑塊清除之前發(fā)生。這一發(fā)現(xiàn)為PBM在阿爾茨海默病（AD）治療中針對Aβ斑塊的作用機(jī)制提供了新的見解，并表明Aβ斑塊極性的變化可能作為評估PBM治療效果的潛在早期生物標(biāo)志物。
本工作的創(chuàng)新點(diǎn)主要包括：
1.開發(fā)了一種能夠?qū)崿F(xiàn)對Aβ斑塊極性進(jìn)行動(dòng)態(tài)活體監(jiān)測的探針，為研究Aβ斑塊的物理化學(xué)特性提供了新的技術(shù)手段。
2.研究發(fā)現(xiàn)40赫茲光生物調(diào)節(jié)（PBM）能夠誘導(dǎo)Aβ斑塊的極性反轉(zhuǎn)，且這種極性變化獨(dú)立于斑塊大小，這可以作為評估PBM治療效果的早期生物標(biāo)志物，為治療效果的早期監(jiān)測提供了潛在的指標(biāo)。
3.為基于Aβ斑塊微環(huán)境調(diào)節(jié)的新型治療策略提供了理論依據(jù)，并支持開發(fā)針對斑塊極性變化的精準(zhǔn)治療方法。
圖2 SiR-Aβ標(biāo)記的Aβ斑塊的熒光壽命成像
SiR-Aβ探針的實(shí)時(shí)監(jiān)測能力為Aβ斑塊極性的動(dòng)態(tài)變化提供了精確的檢測手段，為AD的早期診斷和治療效果評估提供了重要的技術(shù)支撐。此外，該研究還為優(yōu)化PBM治療參數(shù)提供了理論依據(jù)，并為基于Aβ斑塊極性調(diào)節(jié)的新型AD治療策略的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
本研究得到了國家自然科學(xué)基金重大科研儀器和深圳市科技計(jì)劃項(xiàng)目等的資助。
論文信息：
Huang. Z., Wang, Y., Lin, F., Luo, Z., Xu, H., Alifu, N., Li, J., Weng, X., Song, J., Chen, Y. & Qu, J. (2025).Polarity-Responsive Fluorescence Lifetime Probe for In Vivo Imaging of Aβ Plaque Dynamics: Unveiling PBM-Induced Aβ Polarity Reversal.Matter. DOI: 10.1016/j.matt.2025.102102
論文鏈接：https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(25)00145-6
