疾病的发生往往与细胞器的稳态密切相关。例如,溶酶体是细胞的消化器官,内含多种水解酶,水解外源或内源物质。大多数溶酶体水解酶的末端为甘露糖-6-磷酸(M6P)基团,能被高尔基体上的甘露糖-6-磷酸受体(M6PR)运输至溶酶体并发挥作用。溶酶体参数的动态变化与细胞凋亡和坏死,细胞自噬,吞噬致病菌,神经性疾病等息息相关。随着现代生物学的飞速发展,选择性和持续性跟踪细胞器动态变化的技术至关重要。我们设计了一种“瓶中造船”的策略标记溶酶体,即糖分选途径转入溶酶体的DBCOM6C与自由扩散进入溶酶体的pH探针AzRC原位发生生物正交反应生成M6C-RC。相较于传统的向酸性溶酶体探针,原位生成的M6C-RC稳定维持在溶酶体中而不依赖于溶酶体酸性,能够实时跟踪应激细胞中溶酶体变化。“常亮”的蓝色荧光能够显示溶酶体的位置,红-蓝的荧光比率变化反映溶酶体的酸度。基于以上特点,该成像方法实现了对溶酶体胞吐过程pH变化的实时跟踪,最终解决了在细胞凋亡和坏死过程中溶酶体pH变化的差异。细胞分选途径与生物正交结合的标记策略提供了一种追踪应激细胞器的新途径。随着癌症在全球的发病率的升高,寻找新的癌症治疗方式具有十分重要的临床意义。前列腺癌是欧美国家最常见的恶性肿瘤之一,我们设计了一种多功能分子(DNP-DBCOPL),它由三部分组成。一是前列腺特异性抗原的配体(PL),用于靶向前列腺特异性膜抗原(PSMA);二是2,4-二硝基苯基(DNP),用于前期的免疫成像和后期的免疫治疗;三是二苯基环辛炔(DBCO),用于生物正交反应,通过共价键作用将功能分子连接在细胞膜表面。该功能分子具有双靶向的作用,即通过配体受体相互结合与生物正交反应迅速且稳定地在细胞膜表面共价引入抗原,从而引发免疫反应,达到杀死或抑制肿瘤生长。