摘要：近日，我校交叉科学研究院葛广波教授团队在国际权威学术刊物Small上在线发表题为Functional Imaging of CYP3A4 at Multiple Dimensions Using an AI-Driven High Performance Fl

近日，我校交叉科学研究院葛广波教授团队在国际权威学术刊物Small上在线发表题为Functional Imaging of CYP3A4 at Multiple Dimensions Using an AI-Driven High Performance Fluorogenic Substrate的研究成果。该研究借助人工智能和系综对接双驱动的荧光底物设计策略，设计研发了首个口服可吸收且适于多种生物维度功能成像的CYP3A4特异性荧光底物，实现了CYP3A4多维度功能成像和原位可视化分析。

细胞色素P450 3A4（CYP3A4）是人体最重要的药物代谢酶，其参与约40%临床药物和多种外源物的代谢清除和代谢活化。过去几十年来，复杂生物体系中CYP3A4的活性检测主要依赖其药物底物和生理底物（如睾酮、咪达唑仑等）。CYP3A4药物/生理底物及其氧化产物的定量需借助液相色谱-质谱联用技术，该方法需要昂贵的设备和专业的操作人员，且样品前处理和分析过程相对耗时。相比之下，基于荧光底物的生化检测方法具有灵敏度高、响应迅速、单位成本低且适于高通量检测等优点。虽然前期葛广波团队与合作者已陆续开发了几种CYP3A4的特异性荧光底物，但这些荧光底物均无法口服吸收，极大地限制了其在复杂生物体系中的应用。因此，业界迫切需要开发口服可吸收且适于多种复杂生物体系原位成像的特异性荧光底物，进而替代CYP3A4的药物/生理底物用于评估不同生物学维度或不同疾病状态下CYP3A4的活性。

该团队首先采用人工智能和系综对接双驱动的底物设计策略从口服可吸收的类药分子库中遴选出有助于提升口服生物利用度的类药片段和适于作为CYP3A4底物的荧光母体；进一步借助分子融合策略，设计研发了首个口服可吸收且可用于亚细胞器超分辨成像的CYP3A4特异性荧光底物NFa。该底物具有特异性好、灵敏度高、响应快速、膜通透性佳、低毒、口服可吸收及内质网靶向等优点，不仅适于活细胞、活组织、活器官及活体中正常生理状态/肝损伤状态下目标酶的原位可视化成像分析，还可在多维度（靶酶-组织制备物-细胞-器官-活体）开展CYP3A4调控剂的高效筛选与评价。进一步从自建天然产物衍生物库中筛选发现了新型CYP3A4抑制剂D13，该抑制剂可在酶、组织制备物、活细胞、器官、活体等多维度抑制CYP3A4。

综上，该研究提出了一种整合人工智能和系综对接双驱动的荧光底物设计策略，其可用于设计研发目标亚型酶口服可吸收的特异性荧光底物。该研究报道的首个可口服使用的CYP3A4特异性荧光底物未来有望极大地促进CYP3A4相关的基础和应用研究。

上述工作得到了英国巴斯大学Tony D. James教授在底物设计与合成方面的大力支持。我校交叉科学研究院博士后张凤、宋荔琳博士和博士研究生王锐轩为论文共同第一作者，葛广波教授和Tony D. James教授为论文的通讯作者，上海中医药大学为本论文的第一及通讯单位。该研究工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目的支持。

供稿：科技处、交叉科学研究院

图片：科技处、交叉科学研究院

来源：上海中医药大学