CN111744022A - 一种主动靶向响应型成像探针、其制备方法和应用 - Google Patents
一种主动靶向响应型成像探针、其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本申请公开了一种主动靶向响应型成像探针,其由主动靶向型肽段、响应型片段和成像探针基团依次连接组成。主动靶向响应型成像探针对肿瘤部位过表达的酶及分子具有高特异性响应的特征,响应后的探针其构象发生改变,可长时间滞留在响应区域内,在体内长时间成像方面应用研究方面具有重大意义。
Description
技术领域
本发明涉及医用技术领域,具体来讲,涉及一种主动靶向响应型成像探针及其制备方法和应用。
背景技术
目前,磁共振成像、CT成像、PET成像、荧光成像等成像技术正在多种疾病及病理诊断方面发挥着越来越重要的作用。成像探针在临床诊断及追踪方面的需求量也是与日俱增,其在不同疾病的诊断及病因判断方面正在逐渐发挥着不可替代的作用,也有越来越多的成像探针被批准用于临床诊断及追踪。
然而,目前临床所用的成像探针多为小分子探针,其存在体内循环代谢快,患部积累少,可持续观察时间短等问题,如何提高分子探针在患部的富集程度并延长可持续观察时间成为了成像在临床上最需解决的问题。
主动靶向探针通过在其载体表面上修饰活性靶分子(如抗体或配体等)后,与某些组织或细胞上特异性的抗原或受体结合,实现对特定细胞和组织主动寻靶的功能。由于探针特异性的识别靶区,主动靶向优于被动靶向系统。通过主动靶向探针,可以实现到达预定目标的靶向给药、成像等应用。目前基于主动靶向多肽修饰的成像分子已被证明可在体内有效提高成像分子在患部的聚集程度。然而,主动靶向探针/成像分子面临的问题是无法有效延长其滞留时间。近日有研究表明,不同组装形态的纳米粒子在肿瘤细胞中的滞留时间存在明显差异,其中纤维状纳米材料的滞留时间远长于球状纳米粒子,但在体内代谢实验中却发现纤维状纳米材料的半衰期短于球状纳米粒子,且患部富集较少,故如何利用患部的病理特征将球状纳米颗粒原位转换成纤维状纳米颗粒成为了新的研究方向。依据患部不同的生理条件,可以利用其中高表达酶及分子的催化作用改变所用探针的化学组成,使其在患部发生形态转变,可以有效延长纳米粒子的滞留时间,达到长时间成像的目的。因此本领域急需一种集主动靶向与原位形态转变于一体的,同时实现提高患部富集和延长患部成像时间的成像探针,从而实现对患部的主动靶向及长时间成像。
神经肽Y(NPY)由36个氨基酸构成,并且在1982年首次从猪脑中分离出来。这种神经肽存在于中枢神经系统和自主神经系统。神经肽Y(NPY)受体属于G蛋白偶联受体超家族,在食物摄入、焦虑和癌症生物学研究中具有重要作用。目前有研究表明,在乳腺癌、脑癌、卵巢癌、肾癌等疾病的临床病例中均发现了神经肽Y1受体的过表达,且正常组织器官中这种受体的表达均较低。这说明神经肽Y1是一种可用于肿瘤靶向诊疗的一种潜在靶点。
发明内容
本发明的一方面提供了一种主动靶向响应型成像探针,所述主动靶向响应型成像探针由主动靶向型肽段、响应型片段和成像探针基团依次连接组成。
在优选的实施方式中,所述响应型片段选自:PLGLAG、GPLGLAGQ、GPLGVRGC、PLGVRG、GKGGLVPRGSGC、GPLGIAGQ、AACCAA、GFLG、FK、-S-S-、-N=C-中的至少一种。
在优选的实施方式中,与所述响应型片段相对应的响应酶及分子选自:MMP-2、MMP-3、MMP-5、MMP-7、MMP-9、蛋白酶B、还原性谷胱甘肽、氢离子中的至少一种。
在优选的实施方式中,所述响应型片段与所述响应酶及分子结合后,所述主动靶向响应型成像探针发生构象转变。
在优选的实施方式中,所述主动靶向型肽段,选自以下肽段中的至少一种:[Arg6,Pro34]pNPY、[Phe6,Pro34]pNPY、[Asn6,Pro34]pNPY、[Cys6,Pro34]pNPY、[Phe6,Pro34]pNPY、[D-His26,Pro34]NPY、[Phe7,Pro34]pNPY、[Pro30,Nal32,Leu34]NPY(28-36)、[Pro30,Nle31,Nal32,Leu34]NPY(28-36)、NPY(28-36)、[Pro30,Tyr32,Pro34]NPY(25-36)、[Pro30,Tyr32]NPY(25-36)、[Pro30,Trp32]NPY(25-36)、[Asn28,Pro30,Trp32]NPY(25-36)、[Tyr32,Pro34]NPY(25-36)、[Pro30,Tyr31,Trp32]NPY(25-36)和NPY(25-36)。
在优选的实施方式中,探针选自荧光探针、核素探针、CT探针、磁共振成像探针中的至少一种。
在优选的实施方式中,所述荧光探针,选自罗丹明B、罗丹明123、罗丹明6G、花紫红素18、血卟啉、叶绿素、四(4-羧基苯基)卟吩、Cy3、Cy5、Cy7、ICG、IR-780、IR-792、IR-808、IR-820、IR-825、IR-1048、IR-1061及其衍生物中的至少一种;
在优选的实施方式中,所述核素探针选自18F、99mTc、131I和133Xe中的至少一种;
在优选的实施方式中,所述CT探针选自碘海醇、碘佛醇、碘必乐和碘克沙醇中的至少一种;
在优选的实施方式中,所述磁共振成像探针选自钆双胺、钆塞酸二钠、钆喷酸葡胺、钆双胺和卡地胺钠、钆特酸葡胺、钆特醇和四氧化三铁中的至少一种。
本发明的另一方面提供了上述主动靶向响应型成像探针的制备方法,所述方法至少包括以下步骤:
1)在多肽自动合成仪中依次放入主动靶向型肽段和响应型片段进行反应,得到多肽产物;
2)向所述多肽产物中加入探针基团进行反应;
3)以聚氨酯树脂作为底物与步骤2)的产物进行反应,得到合成的树脂;
4)对所得树脂进行切割以去除氨基酸侧链保护,纯化后即得所述主动靶向响应型成像探针。
本发明的又一方面提供了一种成像剂,所述成像剂包括上述主动靶向响应型成像探针或者根据上述方法制备的主动靶向响应型成像探针。
本发明的再一方面提供了上述主动靶向响应型成像探针、根据上述方法制备的主动靶向响应型成像探针在制备诊断疾病的成像剂或者药物中的应用,所述疾病包括乳腺癌、脑癌、肾癌、子宫内膜癌、卵巢癌和尤文肉瘤中的至少一种。
本申请能产生的有益效果包括:
1)本发明的主动靶向响应型成像探针,是一种用于长时间成像的探针,具有良好的生物相容性与毒理可接受性。
2)本发明的主动靶向响应型成像探针,可用于长时间荧光增强成像药物制剂的制备。
3)本发明的主动靶向响应型成像探针,以基质金属蛋白酶及分子特异性响应的多肽链段为基础,从而具有主动靶向患部的能力,且在患部富集后会自发地发生形态转变的主动靶向响应型荧光探针,从而实现长时间成像的效果。
附图说明
图1为实施例2中化合物C2靶向癌细胞结果图。
图2为实施例2中制备的化合物C2体内48小时荧光成像图。
具体实施方式
以下通过一些实施例对本发明做出详细表述,但本发明并不局限于这些实施例。
除非另行定义,文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。
主动靶向性肽段利用树脂固相合成的方式进行合成。
实施例1化合物C1[Phe6,Pro34]pNPY-GPLGLAGQ-碘海醇的合成
按照如下步骤合成化合物C1:
选用PEG-1000类聚氨酯树脂为底物,将肽段的活化原料(Boc型)按照序列顺序逐个安放在多肽自动合成仪的物料盒中,启动多肽合成仪。待原料均反应完后,取少量树脂进行切割分析,确认为所需多肽后将具有活化羧基的碘海醇放于物料罐1处进行反应。待反映结束后取少量树脂进行检测。在确认产物后用1%TFA对所合成的树脂进行切割并去除氨基酸侧链保护,随后使用制备色谱对其进行纯化至纯度为99%,纯化过程由制备色谱自行监控。将纯化后溶液旋蒸后用去离子水重融后过滤冻干即为化合物C1。
实施例2化合物C2[Asn28,Pro30,Trp32]NPY(25-36)-PLGLAG-IR-825的合成
按照如下步骤合成化合物C2:
选用PEG-1000类聚氨酯树脂为底物,将肽段的活化原料(Boc型)按照序列顺序逐个安放在多肽自动合成仪的物料盒中,启动多肽合成仪。待原料均反应完后,取少量树脂进行切割分析,确认为所需多肽后将具有活化羧基的IR-825放于物料罐1处进行反应。待反映结束后取少量树脂进行检测。在确认产物后用1%TFA对所合成的树脂进行切割并去除氨基酸侧链保护,随后使用制备色谱对其进行纯化至纯度为99%,纯化过程由制备色谱自行监控。将纯化后溶液旋蒸后用去离子水重融后过滤冻干即为化合物C2。
实施例3化合物C3[Pro30,Nal32,Leu34]NPY(28-36)-GPLGVRGC-钆喷酸葡胺的合成
按照如下步骤合成化合物C3:
选用PEG-1000类聚氨酯树脂为底物,将肽段的活化原料(Boc型)按照序列顺序逐个安放在多肽自动合成仪的物料盒中,启动多肽合成仪。待原料均反应完后,取少量树脂进行切割分析,确认为所需多肽后将具有活化羧基的钆喷酸葡胺放于物料罐1处进行反应。待反映结束后取少量树脂进行检测。在确认产物后用1%TFA对所合成的树脂进行切割并去除氨基酸侧链保护,随后使用制备色谱对其进行纯化至纯度为99%,纯化过程由制备色谱自行监控。将纯化后溶液旋蒸后用去离子水重融后过滤冻干即为化合物C3。
实施例4合成化合物C4~C55
本实施例中所合成化合物C4~C55,具体的操作与实施例1相同;其余条件参见表1。
表1
实施例5化合物C61[Asn28,Pro30,Trp32]NPY(25-36)-GPLGIAGQ-18F代脱氧葡萄糖的合成
按照如下步骤合成化合物C61:
选用PEG-1000类聚氨酯树脂为底物,将肽段的活化原料(Boc型)按照序列顺序逐个安放在多肽自动合成仪的物料盒中,启动多肽合成仪。待原料均反应完后,取少量树脂进行切割分析,确认为所需多肽后将具有活化羧基的18F代脱氧葡萄糖放于物料罐1处进行反应。待反映结束后取少量树脂进行检测。在确认产物后用1%TFA对所合成的树脂进行切割并去除氨基酸侧链保护,随后使用制备色谱对其进行纯化至纯度为99%,纯化过程由制备色谱自行监控。将纯化后溶液旋蒸后用去离子水重融后过滤冻干即为化合物C1。
实施例6细胞内吞噬实验
将实施例1至4中的样品C1~C61进行人乳腺癌细胞的吞噬实验。实施例2中的样品C2的测试,具体如下。
105个MCF-7人乳腺癌细胞接种于6孔板中,37摄氏度,5%CO2孵育过夜。随后在其中加入等摩尔浓度的IR-825的自由IR-825及C2。共同赋予8小时后收集细胞,PBS漂洗三遍后重悬细胞,流式细胞仪(厂家为美国BD,型号为FACSCalibur)分别检查10000个各自巨噬细胞的平均荧光强度,550nm激发,610nm收集信号,结果如图1所示。从图中可以看出所合成的化合物C2具有主动靶向人乳腺癌肿瘤细胞的特性。
其他样品的测试方法与C2的测试过程相同,不同在于样品分别与C2~C61的组分对应,其相对应所用的测试仪器不同。测试结果与上述类似,均得到了所合成的化合物具有主动靶向人乳腺癌肿瘤细胞的结论。
实施例7荷乳腺瘤小鼠体内荧光成像实验
将实施例2和4中的样品C2及C4~C46进行人乳腺癌肿瘤小鼠的成像实验。实施例2中的样品C2的测试,具体如下。
将获得的化合物C2用PBS水配制成4毫克/毫升,通过尾静脉注射100微升至小鼠体内。如图2所示,48小时后将麻醉后的肿瘤小鼠进行成像,发现其瘤部仍有明显的荧光,肿瘤部位相对于正常组织的信号比为3.34说明该化合物可以主动靶向肿瘤小鼠的肿瘤部位且进行长时间成像。
实施例8荷乳腺瘤小鼠体内磁共振成像实验
将实施例3和4中的样品C3及C51~C57进行人脑癌肿瘤小鼠的成像实验。实施例3中的样品C3的测试,具体如下。
将获得的化合物C3用PBS水配制成4毫克/毫升,通过尾静脉注射100微升至小鼠体内。48小时后将麻醉后的肿瘤小鼠进行成像,发现其瘤部仍有明显的T1增强成像,肿瘤部位相对于正常组织的信号比为4.13。说明该化合物可以主动靶向肿瘤小鼠的肿瘤部位且进行长时间成像。
实施例9荷乳腺瘤小鼠体内PET成像实验
将实施例4和5中的样品C58~C61进行人肾癌肿瘤小鼠的成像实验。实施例5中的样品C61的测试,具体如下。
将获得的化合物C61用PBS水配制成4毫克/毫升,通过尾静脉注射100微升至小鼠体内。48小时后将麻醉后的肿瘤小鼠进行成像,发现其瘤部仍有明显的PET成像效果,肿瘤部位相对于周围正常组织的信号比为2.58。说明该化合物可以主动靶向肿瘤小鼠的肿瘤部位且进行长时间成像。
实施例10荷乳腺瘤小鼠体内CT成像实验
将实施例1和4中的样品C1及C47~C50进行人肾癌肿瘤小鼠的成像实验。实施例4中的样品C1的测试,具体如下。
将获得的化合物C1用PBS水配制成4毫克/毫升,通过尾静脉注射100微升至小鼠体内。48小时后将麻醉后的肿瘤小鼠进行成像,发现其瘤部仍有明显的CT增强成像效果,肿瘤部位相对于周围正常组织的信号比为1.75。说明该化合物可以主动靶向肿瘤小鼠的肿瘤部位且进行长时间成像。
实施例11荷乳腺瘤小鼠体内成像实验
将实施例1至4中的样品C1~C61进行肿瘤小鼠体内成像实验。其具体操作如实施例7至实施例10所示,具体结果如表2和表3所示。其中有效成像时间指信噪比大于1.5的时间段。
表2
注:++++表示信噪比大于3.5;+++表示信噪比为2.5-3.5;++表示信噪比为1.5-2.5;+表示信噪比为1-1.5。
表3
注:++++表示有效成像时间大于12小时;+++表示有效成像时间为8-12小时;++表示有效成像时间为4-8小时;+表示有效成像时间小于4小时。
以上所述,仅是本申请的几个实施例,并非对本申请做任何形式的限制,虽然本申请以较佳实施例揭示如上,然而并非用以限制本申请,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本申请技术方案的范围内,利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例,均属于技术方案范围内。
Claims (10)
1.一种主动靶向响应型成像探针,其特征在于,所述主动靶向响应型成像探针由主动靶向型肽段、响应型片段和成像探针基团依次连接组成。
2.根据权利要求1所述的主动靶向响应型成像探针,其特征在于,所述响应型片段选自:PLGLAG、GPLGLAGQ、GPLGVRGC、PLGVRG、GKGGLVPRGSGC、GPLGIAGQ、AACCAA、GFLG、FK、-S-S-、-N=C-中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的主动靶向响应型成像探针,其特征在于,与所述响应型片段相对应的响应酶及分子选自:MMP-2、MMP-3、MMP-5、MMP-7、MMP-9、蛋白酶B、还原性谷胱甘肽、氢离子中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的主动靶向响应型成像探针,其特征在于,所述响应型片段与所述响应酶及分子结合后,所述主动靶向响应型成像探针发生构象转变。
5.根据权利要求1所述的主动靶向响应型成像探针,其特征在于,所述主动靶向型肽段,选自以下肽段中的至少一种:[Arg6,Pro34]pNPY、[Phe6,Pro34]pNPY、[Asn6,Pro34]pNPY、[Cys6,Pro34]pNPY、[Phe6,Pro34]pNPY、[D-His26,Pro34]NPY、[Phe7,Pro34]pNPY、[Pro30,Nal32,Leu34]NPY(28-36)、[Pro30,Nle31,Nal32,Leu34]NPY(28-36)、NPY(28-36)、[Pro30,Tyr32,Pro34]NPY(25-36)、[Pro30,Tyr32]NPY(25-36)、[Pro30,Trp32]NPY(25-36)、[Asn28,Pro30,Trp32]NPY(25-36)、[Tyr32,Pro34]NPY(25-36)、[Pro30,Tyr31,Trp32]NPY(25-36)和NPY(25-36)。
6.根据权利要求1所述的主动靶向响应型成像探针,其特征在于,探针选自荧光探针、核素探针、CT探针、磁共振成像探针中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的主动靶向响应型成像探针,其特征在于,所述荧光探针,选自罗丹明B、罗丹明123、罗丹明6G、花紫红素18、血卟啉、叶绿素、四(4-羧基苯基)卟吩、Cy3、Cy5、Cy7、ICG、IR-780、IR-792、IR-808、IR-820、IR-825、IR-1048、IR-1061及其衍生物中的至少一种;
优选地,所述核素探针选自18F、99mTc、131I和133Xe中的至少一种;
优选地,所述CT探针选自碘海醇、碘佛醇、碘必乐和碘克沙醇中的至少一种;
优选地,所述磁共振成像探针选自钆双胺、钆塞酸二钠、钆喷酸葡胺、钆双胺和卡地胺钠、钆特酸葡胺、钆特醇和四氧化三铁中的至少一种。
8.权利要求1至7中任一项所述的主动靶向响应型成像探针的制备方法,其特征在于,所述方法至少包括以下步骤:
1)在多肽自动合成仪中依次放入主动靶向型肽段和响应型片段进行反应,得到多肽产物;
2)向所述多肽产物中加入探针基团进行反应;
3)以聚氨酯树脂作为底物与步骤2)的产物进行反应,得到合成的树脂;
4)对所得树脂进行切割以去除氨基酸侧链保护,纯化后即得所述主动靶向响应型成像探针。
9.一种成像剂,其特征在于,所述成像剂包括权利要求1至7中任一项所述的主动靶向响应型成像探针或者根据权利要求8所述方法制备的主动靶向响应型成像探针。
10.根据权利要求1至7所述的主动靶向响应型成像探针、根据权利要求8所述方法制备的主动靶向响应型成像探针在制备诊断疾病的成像剂或者药物中的应用,所述疾病包括乳腺癌、脑癌、肾癌、子宫内膜癌、卵巢癌和尤文肉瘤中的至少一种。
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