CN114957389B

CN114957389B - 一种高特异性靶向pts的分子探针及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN114957389B
Application number: CN202210655765.3A
Authority: CN
Inventors: 胡硕; 尹小琴; 周文虎; 周明; 杨怡
Original assignee: Xiangya Hospital of Central South University
Current assignee: Xiangya Hospital of Central South University
Priority date: 2022-06-10
Filing date: 2022-06-10
Publication date: 2023-05-16
Anticipated expiration: 2042-06-10
Also published as: CN114957389A

Abstract

本发明涉及高分子杂环化合物与核医学显像技术领域，具体涉及一种高特异性靶向PTS的分子探针及其制备方法与应用，该分子探针包含多胺结构中的一种或多种，其制备方法包括：向含有前体化合物的EP管中加入0.25M NaOAc水溶液，混匀；2)前体溶液转移至反应管中，用0.05M HCl将放射性核素淋洗至反应管中，90℃的条件下反应10min；3)反应体系冷却后使用HPLC纯化，流动相为100％去离子水溶液，收集产物放射峰馏分，并过无菌薄膜得到高特异性靶向PTS的多胺类分子探针。本发明提供的高特异性靶向PTS的分子探针能精准靶向目标，肿瘤标准摄取量得到显著提升，应用于动物肿瘤PET显像实验中效果突出，制备方法简便稳定，具有良好的临床推广应用前景。

Description

一种高特异性靶向PTS的分子探针及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及高分子杂环化合物与核医学显像技术领域，具体涉及一种高特异性靶向PTS的分子探针及其制备方法与应用。

背景技术

肿瘤的早期诊断是分子影像学重要研究内容，可以为肿瘤的有效治疗提供有效手段。基于PET显影的肿瘤诊断技术，因其高分辨率、高组织穿透力、低剂量、实时活体显影等特点，已成为肿瘤早期诊断的重要工具。目前根据肿瘤营养需求，基于糖代谢、核酸代谢的PET显影剂均已上市。然而，对于肿瘤的胺代谢，关注较少。研究表明，多胺类化合物包括腐胺、亚精胺和精胺，参与许多细胞生长和生存的基本过程，包括维护蛋白质和核酸合成、核酸纯化及染色质结构的稳定，细胞的分化与凋亡、保护氧化损伤和调节细胞间通信所需的多个离子通道等等。而且与正常细胞相比，包括肝癌、黑色素瘤、结肠癌、肺癌及胶质瘤在内的多种肿瘤细胞中的多胺水平显著升高，因此对多胺进行衍生作为显像剂PET检测体内多胺代谢的异常情况，特别是肿瘤的多胺代谢异常情况具有重要的意义。

在生理条件下，细胞内多胺水平受其生物合成、代谢和细胞膜上多胺转运系统(Polyamine transport system，PTS)的精密调控，以维持细胞周期的正常运转。肿瘤细胞的增殖需要细胞内较高的多胺水平以促进DNA复制、蛋白质合成和肿瘤组织血管生成，且肿瘤细胞的快速生长对细胞内多胺含量高度依赖，因而导致细胞膜上PTS高表达，PTS是一种特殊结构的膜蛋白，肿瘤细胞膜上过高表达的PTS可特异性地将外源多胺转运入细胞，以满足肿瘤生长对多胺的旺盛需求。

专利CN113277989A公开了一种多胺类PET显像探针，但是该分子探针结构采用多胺结构取代螯合剂甲基上的H，多胺结构位置和数量都有明显限制，使得该探针对于肿瘤细胞环境中对于PTS的靶向特异性不高，肿瘤摄取量有限。因此，开发一种对于肿瘤中多胺化合物特异性更高、肿瘤摄取值显著提升的分子探针具有重要意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种高特异性靶向PTS的分子探针及其制备方法与应用，其目的是提供一种结构更加多元化，高效特异性选择靶向PTS的分子探针，显著提升肿瘤细胞对于分子探针摄取量，大幅提升多胺分子探针对于肿瘤的活体显像效果，提高临床推广应用价值。

为了实现上述目的，本发明首先提供了一种高特异性靶向PTS的分子探针，其化学结构式如下式1、式2或式3所示：

其中X为可配位的放射性核素；

其中A₁～A₃、B₁～B₄、C₁～C₅均选自羟基、多胺结构或者支链带有多胺结构中的一种或多种；

所述多胺结构的化学结构式如下式4～式6所示：

所述式4～式6中n为1～4的整数。

作为优选，所述支链带有多胺结构的化学结构式如下式7～式9所示：

其中，所述式7～式9中R、R1、R2、R3均为所述多胺结构中的一种。

作为优选，所述可配位的放射性核素为⁶⁸Ga、¹⁷⁷Lu、²²³Ra、²²⁵Ac、⁹⁰Y、⁸⁹Sr、⁶⁴Cu中的一种。

作为优选，所述分子探针为Probe1或Probe2，其化学结构式分别如式10、式11所示：

作为优选，所述Probe1和Probe2分子探针分别由式12、式13所示的前体化合物为原料制备而来：

基于一个总的发明构思，本发明还提供了一种高特异性靶向PTS的分子探针的制备方法，包括以下步骤：

1)向含有前体化合物的EP管中加入0.25M NaOAc水溶液，混匀；

2)前体溶液转移至反应管中，用0.05M HCl将放射性核素淋洗至反应管中，80～90℃的条件下反应5～10min；

3)反应体系冷却后使用HPLC纯化，流动相为100％去离子水溶液，收集产物放射峰馏分，并过无菌薄膜得到高特异性靶向PTS的分子探针。

作为优选，所述步骤1)中分子探针前体的浓度为10～30nM。

作为优选，所述步骤2)中淋洗放射性同位素至淋洗液放射性活度为30-35mCi。

基于一个总的发明构思，本发明还提供了一种高特异性靶向PTS的分子探针在制备肿瘤靶向的PET显像剂中的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供了一种高特异性靶向PTS的分子探针，在羧基上可以分别结合有多胺结构基团，多胺结构含有1～4组重复多胺单元，通过调整多胺结构的结合位置和多胺结构的结合数量，使得该分子探针能更加精准靶向目标PTS，使得肿瘤标准摄取量得到显著提升，在动物实验中本发明的分子探针SUV值相比于现有分子探针提升一倍以上，应用于动物肿瘤PET显像实验中效果突出，能够更加精准显示出肿瘤的位置和大小，对于肿瘤的早期诊断和治疗具有较高应用价值。

2、本发明提供的高特异性靶向PTS的分子探针制备方法简便稳定，条件温和，制得的分子探针纯度大于99％，体外稳定性较好，利于临床推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中前体化合物Probe1的质谱图；

图2为本发明实施例2中前体化合物Probe2的质谱图；

图3为本发明实验例1中Probe1分子探针放射化学纯度HPLC图；

图4为本发明实验例1中Probe2分子探针放射化学纯度HPLC图；

图5为本发明实验例2中Probe1分子探针放置5h后的放射化学纯度HPLC图；

图6为本发明实验例2中Probe2分子探针放置5h后的放射化学纯度HPLC图；

图7为本发明实验例3中Probe1分子探针动态显像实验结果图；

图8为本发明实验例4中Probe1、Probe2和常规分子探针对比显像实验结果图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。

若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段；若未特别指明，实施例中所用试剂均为市售。

实施例1

制备高特异性靶向PTS的分子探针Probe1

1)向含有20μg Probe1前体化合物的EP管中加入1mL 0.25M NaOAc水溶液，混匀，图1为Probe1前体化合物的质谱图；

2)前体溶液转移至10mL反应管中；

3)用4mL 0.05M HCl将⁶⁸Ga淋洗至反应管中，放射性活度为30mCi；

4)在反应管中，90℃的条件下反应10min；

5)冷却后体系直接HPLC纯化，流动相为100％去离子水溶液；

6)收集产物放射峰馏分，并过无菌薄膜得可注射的高特异性靶向PTS的分子探针Probe1产品溶液。

反应式如下所示：

实施例2

制备高特异性靶向PTS的分子探针Probe2

1)向含有25μg Probe2前体化合物的EP管中加入1mL 0.25M NaOAc水溶液，混匀，图2为Probe2前体化合物的质谱图；

2)前体溶液转移至10mL反应管中；

3)用4mL 0.05M HCl将⁶⁸Ga淋洗至反应管中，放射性活度为35mCi；

4)在反应管中，80℃的条件下反应10min；

5)冷却后体系直接HPLC纯化，流动相为100％去离子水溶液；

6)收集产物放射峰馏分，并过无菌薄膜得可注射的高特异性靶向PTS的分子探针Probe2产品溶液.

实验例1

HPLC纯度分析

对实施例1和实施例2中制得的高特异性靶向PTS的分子探针Probe1和Probe2分别进行放化纯度HPLC：流动相A为含0.1％TFA的蒸馏水，流动相B为含0.1％TFA的乙腈，色谱柱为ZORBAX SB-C18。洗脱方式为梯度洗脱(0-2mim：5％乙腈；3-15min：90％乙腈)。得到的Probe1和Probe2的HPLC结果分别如图3和图4所示，结果显示实施例1和实施例2制得的高特异性靶向PTS的分子探针Probe1和Probe2溶液中均只有唯一放射性峰，表明溶液中Probe1和Probe2分子探针的放化纯度大于99％，可以适应临床显像需求。

实验例2

分子探针体外稳定性实验

分别取适量实施例1和实施例2制得的Probe1和Probe2分子探针产品溶液，常温静置5h后进行HPLC纯度分析，分析条件为：流动相A为含0.1％TFA的蒸馏水，流动相B为含0.1％TFA的乙腈，色谱柱为ZORBAX SB-C18。洗脱方式为梯度洗脱(0-2mim：5％乙腈；3-15min：90％乙腈)。得到的Probe1和Probe2分子探针的的放化纯度HPLC结果分别如图5和图6所示。由图5～6的结果显示Probe1和Probe2分子探针产品溶液中都依然只有唯一放射性峰，与实验例1进行的产品HPLC纯度分析图3和图4比较没有明显变化，图5～6结果表明Probe1和Probe2分子探针的体外稳定性良好。

实验例3

实施例1制得的Probe1分子探针动态显像实验

分子探针动物显像具体方法为：

1、模型构建:购买20只C57小鼠，随机分为四组，每组10只小鼠，其中一组作为对照组，正常养殖，另外1组作为实验组，构建皮下黑色素瘤B16模型，肿瘤大小为0.8cm左右时作为模型鼠备用。

2、分子探针动态显像：模型鼠尾静脉注射实施例1制得的Probe1分子探针(0.2-0.3mCi)后立即进行60min动态显扫描。扫描结束后重建为6帧(每10min一个时间点)。结果如图7所示，可以发现在10min时即可清晰观察到小鼠的肿瘤位置，说明本发明实施例1制得的Probe1分子探针能够快速在肿瘤部分聚集，且对比度高，且在持续较长的时间内可观察到肿瘤细胞的聚集情况，说明探针对肿瘤的靶向性较好。

实验例4

Probe1和Probe2分子探针与常规分子探针对比显像

常规分子探针按照专利CN113277989A中技术方案制备；

分子探针对比显像实验方法：

按照实验例3的方法构建小鼠模型，模型小鼠分为两组，其中第一组B16模型鼠尾静脉注射本发明实施例1制得的Probe1分子探针(0.1-0.2mCi)，第二组B16模型鼠尾静脉注射本发明实施例2制得的Probe2分子探针(0.1-0.2mCi)，第三组B16模型鼠尾静脉注射常规分子探针对比显像剂，30min后进行模型鼠的PET/CT显像，结果如图8所示，结果表明Probe1和Probe2分子探针与常规分子探针均在B16肿瘤模型中有特异性摄取，但是本发明提供的Probe1和Probe2分子探针分子探针的肿瘤摄取SUV值均为7.8±1.3，常规分子探针肿瘤摄取SUV值3.3±1.5，本发明提供的分子探针的肿瘤摄取SUV值是常规分子探针SUV值的2倍以上，本发明提供的分子探针能更好的被肿瘤摄取，成像效果更加清楚明显，调高肿瘤的临床诊断的准确率，利于肿瘤的早期诊断。

以上所述实施例，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种高特异性靶向PTS的分子探针，其特征在于，所述分子探针为Probe1或Probe2，其化学结构式分别如式10、式11所示：

2.一种如权利要求1所述的一种高特异性靶向PTS的分子探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)向含有前体化合物的EP管中加入0.25M NaOAc水溶液，混匀；

2)前体溶液转移至反应管中，用0.05M HCl将放射性核素淋洗至反应管中，90℃的条件下反应10min；

3)反应体系冷却后使用HPLC纯化，流动相为100％去离子水溶液，收集产物放射峰馏分，并过无菌薄膜得到高特异性靶向PTS的分子探针；

所述步骤1)中前体化合物如式12、式13所示：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中分子探针前体的浓度为10～30nM。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中淋洗放射性同位素至淋洗液放射性活度为30-35mCi。

5.一种如权利要求1所述的一种高特异性靶向PTS的分子探针或者如权利要求2～4任一项制备方法制得的高特异性靶向PTS的分子探针在制备肿瘤靶向的PET显像剂中的应用。