01. 研究背景

脂滴是细胞内一种重要的细胞器，与多种生理过程息息相关。为了观察脂滴并研究其生物学功能，荧光成像技术如共聚焦成像和新兴的受激发射损耗（STED）超分辨成像被认为是最有力的工具。然而，由于缺乏合适的荧光探针，脂滴的细胞生物学研究仍面临诸多挑战。近日，我实验室卢革宇教授团队在生物医学1区杂志《Theranostics》(IF: 11.600)上发表论文，报道了一种新型有机小分子脂滴荧光探针，其具有超高的光稳定性、高的脂滴染色选择性、长的荧光寿命和低的饱和受激发射强度，能够实现长期动态3D共聚焦成像原位追踪脂滴变化以及动态STED超分辨成像追踪纳米尺度的脂滴动力学过程。

02. 研究内容

脂滴是一种球形的细胞器，广泛存在于绝大部分的真核细胞中。脂滴的内部是由甘油三酯和胆固醇酯等构成的中性脂质核，外面包裹着一层磷脂单层膜。脂滴在细胞中是从内质网双层膜间以出芽的方式脱落而成的，新生脂滴尺寸约在30-60 nm。随着脂滴的生长，其尺寸可以增加到几百纳米甚至是几个微米。在过去很长一段时间内，脂滴都被认为是细胞中储存过量脂质的惰性脂肪颗粒。近年来随着对脂滴的研究逐渐深入，人们才意识到脂滴是细胞中一种重要的细胞器，其参与多种细胞活动过程；并且脂滴的功能紊乱与多种代谢性疾病紧密相关。因此，脂滴研究也成为近年来细胞生物学领域最引人注目的方向之一。

03. 研究要点及结论

为了观察脂滴并研究其多种多样的功能，荧光成像技术如共聚焦成像和STED超分辨成像被认为是最有力的工具。STED超分辨成像技术能够打破光学衍射极限的限制，实现200 nm以下的成像分辨率，获得了2014年诺贝尔奖。毫无疑问，任何荧光成像技术的应用均在很大程度上取决于荧光探针；具有优异性能的细胞脂滴荧光探针的严重缺失直接阻碍了对脂滴的生物学探究。

为了解决这一问题，我研究团队在本文中报道了一种新型有机小分子荧光探针Lipi-QA。该探针具有高的荧光亮度和脂滴染色选择性，超高的光稳定性，长的荧光寿命，低的饱和受激发射强度和优异的生物相容性。基于上述优点，将该荧光探针用于共聚焦以及STED超分辨成像。通过长期的时间分辨3D共聚焦成像，原位追踪了细胞饥饿状态下脂滴数量的变化，回答了细胞饥饿状态下脂滴数量增多还是减少这一极具争议的问题。在动态的STED超分辨成像过程中，凭借着超高的成像分辨率（37 nm）首次成功追踪到纳米尺度的脂滴分离过程。同时，通过STED超分辨成像，还揭示了细胞饥饿状态下脂滴尺寸及运动速度随饥饿时长的变化规律。这些成像结果不仅展示了脂滴荧光探针Lipi-QA的实用性，还有力促进了脂滴的生物学研究。

我实验室卢革宇教授和王晨光教授为文章的共同通讯作者，课题组成员周日博士为文章的第一作者。研究团队非常乐意将该脂滴荧光探针免费提供给相关领域的研究人员使用。

04. 参考文献

Ri Zhou, Chenguang Wang, Xishuang Liang, Fangmeng Liu, Peng Sun, Xu Yan, Xiaoteng Jia, Xiaomin Liu, Yue Wang, Geyu Lu. A new organic molecular probe as a powerful tool for fluorescence imaging and biological study of lipid droplets. Theranostics. 2023; 13(1): 95-105.

DOI: 10.7150/thno.79052

原文链接：http://www.thno.org/v13p0095.htm