[發明專利]一種能雙色同時成像細胞核和線粒體的pH敏感型熒光探針

有效

• 申請號: 202011247064.3
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112225711B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 于曉強;楊銳;牛廣樂;何秀全
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C07D277/64
• 分類號: C07D277/64;C09K11/06;G01N21/64
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李健康

本發明公開了一種能雙色同時成像細胞核和線粒體的pH敏感型熒光探針，化學名稱為(E)?2?(4?羥基?3,5?二甲氧基苯乙烯基)?3?甲基苯并噻唑?3?碘鹽，簡稱HMBI；所述熒光探針能以綠色和紅色的熒光同時顯示活性細胞中細胞核和線粒體的形態和分布。本發明還公開了所述熒光探針HMBI在鑒別活性細胞和受損傷細胞中的應用以及在顯示細胞凋亡過程中細胞核和線粒體形態變化中的應用。與現有相關探針比，本發明的探針可以實現在活細胞中用兩種熒光顏色同時成像細胞核和線粒體，并且該探針具有顯色強、操作簡單、細胞毒性低的特點，有望在同時研究細胞核和線粒體相關的疾病和生理過程中得到廣泛應用。

技術領域

本發明涉及一種能雙色成像活細胞中細胞核和線粒體的pH敏感型熒光探針及其利用細胞核和線粒體的形態和熒光強度的變化來觀測損傷細胞或細胞凋亡的應用。

背景技術

真核細胞中含有大量的膜包被的細胞器，這些細胞器通過彼此之間的相互協作形成一套完整的細胞器互作網絡，以此完成一系列重要的生理過程。細胞器互作網絡的紊亂會引發各種疾病，如胰腺炎、癌癥和心血管病等。因此，對細胞器互作網絡的深入研究可以進一步解析細胞器之間相互作用的分子調節機制，揭示細胞器互作網絡在物質轉運與利用、細胞器穩態調控等方面的作用。

細胞核和線粒體是細胞器互作網絡中的兩個重要細胞器，它們在細胞增殖與存活、細胞分化、有絲分裂、凋亡和信號轉導等各式各樣的生理過程中發揮關鍵作用。此外，這兩個細胞器都在細胞凋亡過程中也有重要作用。研究表明，細胞核是細胞內一個重要的細胞器，細胞核的變化是細胞凋亡的重要標志，如DNA的降解、染色質的濃縮和核支架蛋白的解體等。另一方面，線粒體在細胞凋亡過程中也呈現明顯的變化，如caspase激活物的釋放、線粒體膜電位(MMP)去極化和電子傳輸的改變等。因此，雙色成像細胞核和線粒體對于觀測細胞凋亡意義重大。

目前已有的細胞核探針和線粒體探針只能分別成像細胞核和線粒體。當需要同時成像時，需要分別用細胞核和線粒體探針染色細胞，這樣的方法操作過程較復雜，也會對活細胞產生較大的毒性。為了解決這一系列問題，開發可同時區分成像細胞內細胞核和線粒體的單一雙靶標熒光探針具有十分重要的意義。

鑒于目前的細胞核和線粒體探針只能分別成像細胞核和線粒體，還沒有在活細胞中同時雙色成像細胞核和線粒體并檢測細胞凋亡的單一熒光探針的報道，開發能用兩種熒光顏色同時成像細胞核和線粒體并觀測其在細胞凋亡中變化的單一熒光探針具有重要意義。經檢索，利用細胞核中的DNA嗜堿特性以及線粒體維持pH＝～8.0堿性環境形成的兩種細胞器pH值差設計的以兩種不同的發射光顏色分別標記細胞核和線粒體的pH敏感型熒光探針還未見報道。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明要解決的問題是提供一種能雙色成像活細胞中細胞核和線粒體的pH敏感型熒光探針及其應用。

本發明所述的能雙色同時成像細胞核和線粒體的pH敏感型熒光探針，其特征在于：所述熒光探針的化學命名為：(E)-2-(4-羥基-3,5-二甲氧基苯乙烯基)-3-甲基苯并噻唑-3-碘鹽，簡稱HMBI，其化學結構式如式(I)所示：

其中：上述R表示烷基。優選R表示C_1-3的烷基。最優選R為甲基。

上述pH敏感型熒光探針HMBI的制備方法如下：

首先將4-甲基苯并噻唑(1)與碘甲烷混合反應得到化合物2；然后將化合物2與化合物3通過Knoevenagel反應合成產物；最后通過柱色譜法獲得產物純化，得到的紅褐色固體產物即為HMBI。制備反應式如下：