元素百科向您介绍华东理工大学等细胞代谢研究原创技术的成功研发。华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室、药学院杨毅教授、赵玉正研究员研究小组与中国科技大学刘海燕教授研究小组合作开发了一系列特异性检测细胞核心代谢物NADPH高性能遗传编码荧光探针iNap，实现了NADPH代谢在活体、活细胞和各种亚细胞结构中的高时空分辨检测和成像。6月5日，国际权威学术期刊《自然-方法》以“研究长文”的形式在线发表相关研究成果（Nature Methods）。
烟酰胺二核苷酸（NADH/NAD ）及其磷酸化形式（NADPH/NADP ），作为生物体内两对最重要的辅酶和核心代谢物，常被用作评价细胞代谢状态的关键指标，与癌症、糖尿病、肥胖、心脑血管疾病、神经退行性疾病等衰老及相关疾病的发生和发展密切相关。长期以来，细胞代谢的检测主要依赖酶学、色谱、质谱等，这些方法不仅破坏了细胞或生物体的完整性，而且难以应用于高通量筛选。为了解决这一重要的科学问题，杨毅教授团队于2011年开发了一系列基因编码的NADH荧光探针，实现了活细胞和各种亚细胞结构中NADH分子的实时动态和特异性检测和成像。2015年，该团队报告说，NAD可以同时检测 ，NADH及其比例的第二代细胞代谢荧光探针可以检测到癌细胞与正常细胞之间的微细代谢差异，并进一步建立了细胞代谢荧光探针在单细胞、活动动物成像和高通量药物筛选方面的系统研究方法。
NADH类似于NADPH的荧光光谱，但它们的生理功能显著不同。NADH主要参与物质能量代谢，而NADPH主要参与合成代谢和抗氧化，传统的自发荧光分析方法很难区分这两种小分子。在第二代NADH荧光探针Sonar的基础上，研究团队开发了一系列特异性检测NADPH的高性能遗传编码荧光探针INap，实现了NADPH代谢在活体、活细胞和各种亚细胞结构中的高时空分辨检测和成像。利用iNap，研究团队准确确定了癌细胞不同亚细胞结构中的NADPH水平，发现其水平由NAD激酶和葡萄糖-6-磷酸脱氢酶G6PD活性调节，进一步证明了氧化应激时葡萄糖水平对癌细胞中NADPH代谢的动态调节。同时，研究人员提出了哺乳动物细胞维持生理NADPH稳态的强烈观点。研究小组发现，人体内源性类固醇激素DHEA可以通过抑制G6PD活性和激活AMPK活性来双向调节NADPH代谢。鉴于AMPK信号通道在衰老、糖尿病、肥胖和癌症中的重要作用，预计该研究将解决DHEA作为药物和膳食补充剂在这些疾病中的有益作用。此外，inap还表明，NADPH代谢与巨噬细胞免疫激活和人体创伤反应密切相关。NADPH作为细胞的还原力，在生理或病理条件下发挥着重要作用。不仅可用于抗氧化剂，还可用于细胞代谢荧光探针iNapAMPK、脂肪酸合成等代谢途径和途径分析也可用于发现衰老及相关疾病的创新药物。
