[發明專利]一種高對比度區分癌細胞/組織的方法及熒光探針的制備

有效

• 申請號: 202110285928.9
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113045599B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 郭煒;劉景;張洪星
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: C07F7/08
• 分類號: C07F7/08;C09K11/06;C12Q1/02;G01N21/64
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 王紅培

本發明提供了一種高對比度區分癌細胞/組織的方法及高活性氧化物（hROS）熒光探針的制備，探針結構式如下：，其中R為?CH₃、?CH₂CH₃、?CH(CH₃)₂或?Ph。本發明利用β?Lap選擇性誘發癌細胞內ROS擴增的策略，再結合本發明合成的熒光探針PSiR3實現腫瘤細胞/組織的高對比度熒光診斷。癌細胞與正常細胞的平均熒光密度比例為15，癌組織與正常組織的平均熒光密度比例為24，遠超出了臨床可接受的閾值2.0。重要的是，考慮到炎性細胞本身就具有較高的本底ROS水平，利于本發明提出的PSiR3和PSiR3/β?Lap雙重組合策略還可以對腫瘤組織和炎癥組織進行區分。

技術領域

本發明涉及熒光探針領域，具體涉及一種高對比度區分癌細胞/組織的方法及熒光探針的制備。

背景技術

腫瘤細胞的快速增殖是一個極其耗能的過程，腫瘤細胞主要以糖酵解方式提供能量，這種產能方式一方面為腫瘤的快速生長提供了大量能量，同時也為癌細胞造成了一個特殊的微環境，如缺氧、細胞內外pH值降低、活性硫(RSS)和活性氧(ROS)水平升高、極性降低等，因此癌細胞特殊的微環境為廣譜型腫瘤熒光診斷試劑的設計提供了一個新思路。然而，由于癌細胞和正常細胞的pH和RSS差異不大，開發能精確區分這種差異的腫瘤診斷試劑有較大的難度，因此報道的實例并不多見。相反，癌細胞內本底的活性氧化物(ROS)濃度大約是正常細胞的10倍，因此，利用癌細胞比正常細胞過量表達ROS的特點，可以對癌細胞/組織與正常細胞/組織進行區分，且具有廣譜性。

醌氧化還原酶(NQO1)是體內一種重要的Ⅱ相反應酶，主要存在于胞漿和細胞核中，在電子供體NAD(P)H存在下，可以催化醌類物質發生還原反應，繼而在氧氣的氧化下生成自由基等氧化產物。研究表明，NQO1在多種實體瘤組織中過表達，包括非小細胞肺癌、胰腺癌、乳腺癌、肝癌、胃癌、腎癌、結腸癌、卵巢癌和頭頸癌等，其表達水平比正常細胞/組織高5-200倍，因此被認為是治療多種腫瘤的潛在分子靶標。β-拉帕醌是一種天然的萘醌類化合物，具有獨特的醌結構，可以在NQO1的催化下，通過氧化還原循環反應，快速產生大量的活性氧化物(ROS)，導致氧化應激，誘導NQO1+的癌細胞程序性壞死。由于異常旺盛的代謝速度，癌細胞內本底的ROS濃度大約是正常細胞的10倍，利用ROS含量的差異，可以實現對二者的區分。盡管如此，活性氧在癌細胞內的含量仍然較低，導致迄今報道的基于細胞內本底的活性氧含量來區分癌細胞和正常細胞的探針對二者的區分度并不明顯。受上述研究的啟發，我們推測，由于癌細胞/組織NQO1的表達量遠大于正常細胞，若用β-拉帕醌處理后，癌細胞/組織產生的ROS的含量將進一步提升。利用該特點，再結合一個對ROS敏感的熒光探針，就可以實現對癌細胞/組織與正常細胞/組織的高對比度區分。

發明內容

基于此，本發明提出了一種基于β-拉帕醌特異性誘發癌細胞中ROS擴增的策略實現癌細胞/組織的高對比度熒光診斷的方法，該方法基于β-lapachone(β-Lap)在癌細胞中過量表達的 NQO1酶的催化下，選擇性的放大腫瘤細胞內的ROS水平，再結合本發明開發的高活性氧( hROS)熒光探針PSiR3，從而實現腫瘤細胞/組織的高對比度熒光區分。本發明可以實現對癌細胞、老鼠腫瘤組織和病人腫瘤組織的高對比度診斷。此外，利用本發明提出的PSiR3和 PSiR3/β-Lap雙重組合方式，還可以實現對腫瘤細胞/組織和炎性細胞/組織的區分。

實現本發明的技術方案是：

一種高對比度區分癌細胞/組織的方法，通過用β-拉帕醌(β-Lap)特異性誘發癌細胞過量表達ROS，并結合熒光探針PSiR1-4，實現對癌細胞/組織的高對比度成像，熒光探針PSiR1-4 結構式如下：

利用熒光探針PSiR3/β-Lap組合實現癌細胞/組織和正常細胞/組織的區分，癌細胞與正常細胞的平均熒光密度比例為15，癌組織與正常組織的平均熒光密度比例為24。

所述的熒光探針的制備方法，步驟如下：