在当今世界，泌尿道感染（Urinary tract infections，UTI）是一种普遍且复发率高的疾病，对人类健康构成了重大威胁。据统计，全球每年有超过1.5亿人受到UTI的困扰，且这一数字还在不断上升。UTI不仅给患者带来极大的痛苦，同时也造成了沉重的医疗负担。此外，随着抗生素耐药性的不断增强，传统的UTI诊断方法已难以满足当前医疗需求。尿路致病性大肠杆菌（Uropathogenic Escherichia coli，UPECs）作为UTI的主要病原体，其快速准确的诊断对于及时治疗和防止抗生素耐药性的发展至关重要。然而，传统的诊断方法存在诸多限制，如耗时长、临床检测操作繁琐，准确性不足等，这些迫切需要一种新的诊断技术思路来突破现有瓶颈。

为了解决这些技术难题，新加坡南洋理工大学邢本刚教授课题组，厦门大学刘刚教授课题组合作开发了一种技术创新，设计新颖的受环境响应激发，准确病灶定位的小分子多肽近红外荧光探针--NO-AH。该探针巧妙地利用UPECs细菌生物膜结构的特点，根据不同蛋白酶在细菌膜结构不同部位的空间分布，能够特异性地被UPECs细菌表面的OmpT和以及膜周质APN酶层级识别并激活。具体而言，外模OmpT酶首先触发探针的初步切割，释放出可被UPECs周质APN酶进一步识别的中间产物，在双酶协同作用下，最终特异性地将激活的荧光探针锁定在UPECs膜间质区域。这种双重酶协同切激活机制确保了探针只在UPECs存在时才会发光，并且能够在细菌的周质空间实现荧光定位，从而使得在体外和活体内实验中对UTI感染部位的精准成像成为可能（图1）。

研究团队通过体外实验验证了NO-AH探针的稳定性和光学特性（图2a,b），实验结果显示，NO-AH探针在同时孵育OmpT和APN时，荧光强度显著增强，证明了双酶协同作用在探针识别中的重要性。为了验证NO-AH探针在实际细菌中的成像效果，研究团队选择了三种高OmpT表达的UPECs菌株（E. coli CFT073, E. coli UTI89和E. coli J96）进行测试（图2c,d）。结果显示，这三种菌株在NO-AH探针孵育后，均表现出强烈的荧光信号，而对照菌株（如MRSA, E. faecalis和P. mirabilis）则无明显荧光增强。这一结果清晰地展示了NO-AH探针在特异性靶向UPECs方面的优越性能。特别值得一提的是，放大的荧光成像显示了CFT073菌株表面形成了一个独特的轮廓（见图2e），这暗示了探针NO-AH在细菌的周质空间具有精确的定位。此外，通过建立小鼠UTI模型，研究团队还证实了该探针在活体内的成像效果（图2f-i）。无论是通过膀胱内注射还是静脉注射，NO-AH探针都能在感染部位产生明显的荧光增强且信号持久，证实了其在实时监测和定位UTI感染方面的潜力和准确性。这项研究为UTI的诊断提供了一种新颖、快速且准确的化学生物学成像方法。与传统的尿液培养相比，NO-AH探针能够实现对UPECs感染的直接可视化，从而有望减少误诊的风险，提高治疗的及时性和有效性。随着进一步的研究和开发，NO-AH探针有望成为临床上UTI诊断和管理的重要工具。