科研速递｜孙启明团队开发内源性荧光标记技术，实现活体自噬可视化研究新突破

细胞自噬作为维持机体健康的重要生理过程，如同细胞的「清道夫」，通过降解受损成分实现「自我更新」。这一过程的异常与癌症、神经退行性疾病等多种疾病密切相关，因此精准监测「自噬通量」（即自噬发生与降解的动态平衡）成为理解疾病机制的关键环节。

然而，传统研究方法依赖外源基因过表达荧光探针，可能对细胞正常生理状态产生干扰，难以真实反映体内自噬的自然过程。

近日，浙江大学医学院附属第四医院/「一带一路」国际医学院/国际健康医学研究院代谢医学中心孙启明教授团队在自噬领域权威期刊 Autophagy 发表封面论文，报道了一种内源性自噬可视化工具—tfLC3-KI 敲入小鼠模型，为活体自噬研究提供了重要技术支撑。

🔹核心技术：内源性标记实现自噬动态可视化

研究团队借助基因编辑技术，在小鼠自身的 Map1lc3b 基因中插入「串联荧光标签」（mRFP-eGFP-LC3B），使自噬关键蛋白 LC3B 携带「红绿双色荧光标记」：当自噬体形成时，绿色（eGFP）和红色（mRFP）荧光同时显现；当自噬体与溶酶体融合进入降解阶段，酸性环境导致绿色荧光淬灭，仅红色荧光持续表达。

这种「内源性标记」方式让 LC3B 的表达严格遵循机体自身调控网络，减少了外源蛋白过表达带来的干扰，能够在单细胞水平清晰区分自噬体与自噬溶酶体，实现体内自噬结构与通量的动态追踪。

🔹技术优势：贴近生理状态，拓展研究场景

与传统强启动子驱动的过表达模型（如 CAG-tfLC3 小鼠）相比，tfLC3-KI 小鼠具有两大显著优势：

➊生理状态下的精准性：LC3B 的表达受自身基因调控，更真实地反映神经元、胶质细胞等不同类型细胞的自噬活性差异，避免了外源探针非特异性高表达导致的结果偏差；

➋多场景应用潜力：研究团队通过该模型观察到大脑不同区域神经元与胶质细胞的自噬特征差异，并成功绘制了生殖系统中基础自噬活动的时空分布图谱，为解析器官发育、衰老等生理过程提供了新的研究工具。

🔹研究价值：为疾病机制研究提供新思路

这项研究通过内源性基因编辑实现了自噬过程的「原位可视化」，既保留了 LC3B 蛋白的天然功能及调控模式，又赋予其可视化特性，为相关领域研究开辟了新方向：

➊神经疾病研究：有助于深入了解阿尔茨海默病、帕金森病等疾病中神经元自噬异常的动态变化；

➋生殖健康研究：为解析自噬在配子发育、胚胎着床等过程中的作用机制提供技术支持；

➌药物研发：提供更贴近生理状态的评价模型，助力靶向自噬的精准治疗药物筛选。

孙启明教授团队的这项成果，为自噬研究领域提供了一种低干扰、高生理性的新型工具，其开发的 tfLC3-KI 小鼠模型有望推动自噬相关疾病的基础研究与转化应用，为揭示疾病发生发展机制、探索潜在治疗策略提供重要科技支撑。

值得关注的是，代谢医学中心长期与呼吸与危重症医学科、内分泌科以及泌尿外科等科室开展深度科研合作，通过整合多学科资源，围绕代谢相关疾病、呼吸系统疾病及泌尿系统疾病等领域的自噬机制展开协同攻关。

这种跨学科协作不仅为 tfLC3-KI 模型的临床转化提供了更广阔的应用视角，也为探索肥胖、糖尿病、肾病等复杂疾病的发病机制及治疗策略奠定了重要基础。

通讯作者 孙启明

博士生导师，代谢医学中心资深 PI

浙江大学求是特聘教授

竺可桢荣誉学院专业导师

研究方向：细胞器自噬性降解在神经系统稳态维持、免疫应答、代谢重编程和衰老等生物学过程中的功能；细胞器失稳引致免疫缺陷、代谢紊乱、神经退行性疾病和病理性衰老的分子机制；基于细胞器稳态的药筛模型构建及药物前体小分子筛选。

科研成果及学术任职：以通讯作者在 Science, Molecular Cell, Nature Cell Biology, Journal Cell Biology, EMBO Journal, Autophagy 等学术期刊发表研究论文。主持国家杰出青年科学基金、「十四五」国家重点研发计划（首席 PI）、国家自然科学基金委重大研究计划（集成项目首席 PI）等项目。 担任中国细胞生物学学会细胞器分会理事、中国生物物理学学会膜分会理事、浙江省生化学会常务理事；Autophagy 杂志编委（2008-2010）；Molecular Cell, Developmental Cell, EMBO J, Autophagy, JBC, PNAS, Elife, Cell Reports, Nature Communications 等期刊审稿人。

论文解读人 高修奎

代谢医学中心 特聘研究员

研究方向：亚细胞结构稳态；神经退行性疾病 ALS

参考文献

Gao, Xiukui, Xiong, Yue, Ma, Hangbin, Zhou, Hao, Liu, Wei, & Sun, Qingming (2025). Visualizing bulk autophagy in vivo by tagging endogenous LC3B. Autophagy, 21(7), 1591–1607. https://doi.org/10.1080/15548627.2025.2457910

撰稿：代谢医学中心 高修奎

审核：周玮 陈炜钰 金南星

责编：谢蕊