乳酸是一种重要的合成代谢组件，也是一种重要的信号分子，由于其代谢的基本重要性，它被纳入大量的生理或病理过程中，包括组蛋白修饰、缺氧反应、自噬、胚胎发育、衰老、免疫等。乳酸一直被用作疾病状态的代谢指标。但由于乳酸分布具有敏感的时空分辨率，因此关于亚细胞乳酸代谢及其在生理和疾病中的调节，许多细节有待确定。目前对于体内和原位乳酸跟踪主要依赖通过酶循环分析、色谱法或质谱法等来测量细胞外培养基或细胞裂解液中的乳酸。然而，这些方法不仅耗时长、成本高，而且与单细胞、活细胞或体内的时空动力学研究不相容。

2022年10月28日，华东理工大学赵玉政、杨弋与上海市第四人民医院王从容合作在Cell Metabolism（IF：31.4）杂志在线发表题为“Ultrasensitive sensors reveal the spatiotemporal landscape of lactate metabolism in physiology and disease”的研究论文，该研究开发并表征了一种超灵敏、响应性比例高的乳酸传感器—FiLa。FiLa对乳酸具有很高的选择性，并且其受到钙的干扰小。

图1. 超灵敏和高性能的乳酸传感器

（图片来自原文）

A：乳酸传感器FiLa的示意图。B：超灵敏和高响应乳酸传感器。C：纯化的FiLa在对照条件下（黑色）和乳酸饱和（暗红色）的激发光谱。D：FiLa在乳酸盐和其他代谢物浓度下的荧光反应。E：FiLa、FiLa-h和FiLa-c传感器的乳酸滴定曲线。F：纯化的FiLa和FiLaFila-h蛋白分别对50 mM乳酸盐和5mM乳酸盐的荧光响应动力学。

FiLa能够监测活细胞和动物中微妙的乳酸波动。利用FiLa探针，该课题组证明了乳酸在哺乳动物细胞线粒体中高度富集，并编译了亚细胞乳酸代谢图谱，揭示了乳酸是感知各种代谢活动的关键枢纽。

图2. 乳酸在哺乳动物线粒体中高度富集

（图片来自原文）

A：细胞质、线粒体和细胞核中表达FiLa的HEK293细胞的比值荧光图像。B：在HEK293、H1299和Hela细胞中用FiLa测量乳酸的亚细胞分布（左：细胞质/细胞核；右：线粒体）

此外，该课题组利用FiLa对糖尿病小鼠的乳酸水平进行了监测。结果证实，FiLa传感器可以直接成像监测糖尿病小鼠乳酸水平的升高。最后该课题组还建立了一个简单、快速和敏感的乳酸测定方法，用于现场临床筛查。总之，FiLa传感器为定义健康和疾病中乳酸代谢提供了强大的、广泛适用的工具。

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