溶酶体在细胞的能量代谢和信号传导中起重要作用,是细胞中不可或缺的酸性细胞器。溶酶体发挥功能的过程伴随多种溶酶体参数的变化,包括pH、分布、数量和大小等,pH是溶酶体最重要的一个参数,溶酶体pH在4.5-6.5之间。在不同的细胞信号传导过程中,其pH会发生不同的变化。高分辨率的活细胞溶酶体成像和pH变化测量对于研究生物学过程中溶酶体的作用至关重要。荧光小分子溶酶体探针由于其适用性、安全性和生物相容性而被广泛地应用于生物学研究中。研究者们也开发了许多单荧光或比率荧光的溶酶体探针用于溶酶体的成像和pH的测量。这些探针均能依赖于酸性pH在溶酶体富集并发挥功能。当溶酶体在一些生物学过程中pH上升时,探针便无法继续在溶酶体富集,这限制了该类探针的生物学应用。为了使小分子探针在溶酶体pH上升的情况下仍能对溶酶体pH进行成像和监测,我们开发了一种基于糖分选途径的溶酶体内生物正交反应的溶酶体成像策略。该策略包含两个可在溶酶体内部发生生物正交反应的小分子AzRC和DBCoM6C,AzRC通过酸性pH富集在溶酶体,DBCOM6C通过M6PR转运进入溶酶体,然后在溶酶体内发生浓度依赖的环张力引发环加成反应,生成的RC-M6C滞留在溶酶体中不依赖于酸性,因此能够在溶酶体pH上升的情况下实现对溶酶体的pH和位置等参数进行监测。该方法成功应用于多种溶酶体pH上升的细胞应激过程中溶酶体的持续追踪和pH变化监测。我们认为通过引入特定的细胞器靶向基团,这种基于生物分子分选途径的溶酶体内生物正交反应的标记策略可以扩展到其它不同细胞器的荧光成像分析上。