CN116082464A - 作用于肿瘤细胞膜的多肽探针及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供作用于肿瘤细胞膜的多肽探针及其制备方法和应用。该多肽探针采用AIE分子与炔基多肽经click反应制成,炔基多肽选自多肽A或者多肽C。本发明开发的多肽探针无需进入肿瘤细胞,可以直接作用于肿瘤细胞膜,在肿瘤细胞膜上形成纤维,抑制肿瘤细胞的生长和转移。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成技术领域,具体涉及一种作用于肿瘤细胞膜的多肽探针及其制备方法和应用。
背景技术
癌症在世界范围内仍然严重危害着人类的生命和健康。肿瘤细胞不仅具有无限生长的能力,并且会从原发肿瘤逃逸,进入血液和淋巴循环,入侵其他组织,如肺、肝等。事实上,90%以上的肿瘤患者的相关死亡率可归因于肿瘤转移。因此,有效的肿瘤治疗不仅需要消除原发性肿瘤,而且可以抑制肿瘤的转移。
大多数传统化疗药物需要与细胞内的蛋白质或核酸发生作用才能损伤肿瘤细胞。然而,进入细胞意味着这些化疗药物需要通过一系列细胞屏障。最初细胞膜表现出高选择性,可以阻止大多数药物的通过。尽管有些药物能够通过细胞内吞作用进入细胞,但它们可能被困在溶酶体中。由于溶酶体是酸性的,含有多种水解酶,药物会被降解,失去药效。更糟糕的是,这些药物也可能在从溶酶体逃逸后被细胞外排,这极大地影响治疗效果。
因此,急需开发一种无需进入细胞,可以直接作用于肿瘤细胞膜并能抑制肿瘤细胞生长和转移的技术方案。
发明内容
基于此,有必要提供能直接作用于肿瘤细胞膜的多肽共价探针及其制备方法和应用。
本发明采用如下技术方案:
本发明提供作用于肿瘤细胞膜的多肽共价探针,采用AIE分子与炔基多肽经click反应制成,所述炔基多肽选自多肽A或者多肽C;
其中,所述多肽A的结构式为:
所述多肽C的结构式为:
具体地,所述多肽共价探针结构如式Ⅰ或式Ⅱ所示:
上述作用于肿瘤细胞膜的多肽探针具有红外区荧光发射和活性氧产生能力。
本发明还提供上述作用于肿瘤细胞膜的多肽共价探针的制备方法,包括如下步骤:将AIE分子与炔基多肽置于含水和DMSO的混合溶剂中,加入溴化亚铜和抗坏血酸钠,搅拌条件下,AIE分子与炔基多肽经共价键偶联反应,纯化(优选采用反向高效液相色谱梯度洗脱分离纯化产物),即得。
在其中一些实施例中,所述AIE分子与所述炔基多肽的摩尔比为(1~2):1。
在其中一些实施例中,所述混合溶剂中,水和DMSO体积比为1:(0.5~1.5)。
在其中一些实施例中,所述AIE分子与溴化亚铜的摩尔比为1:(1.5~3)。
在其中一些实施例中,所述AIE分子与抗坏血酸钠的摩尔比为1:(1~2.5)。
本发明还提供上述多肽共价探针在制备促进肿瘤细胞膜表面形成纤维或者抑制肿瘤细胞生长、转移的药物中的应用。
本发明还提供上述如式Ⅰ所示的多肽共价探针在响应基质金属蛋白酶2、制备治疗高表达基质金属蛋白酶2的肿瘤细胞药物中的应用。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明开发的多肽共价探针具有红外区荧光发射和高效的活性氧产生能力,且无需进入肿瘤细胞,直接作用于肿瘤细胞膜,可以在肿瘤细胞膜表面形成纤维,抑制肿瘤细胞的生长和转移,显示出良好的肿瘤细胞杀伤效果以及肿瘤细胞转移的抑制效果。
另外,发明人还发现如式Ⅰ所示的多肽共价探针可以响应基质金属蛋白酶2,可以用于高表达基质金属蛋白酶2的肿瘤细胞的治疗。
附图说明
图1为多肽共价探针AB的合成路线图。
图2为图1制备的多肽共价探针AB的液相色谱图和质谱表征图。
图3为多肽共价探针CB的合成路线图。
图4为图3制备的多肽共价探针CB的液相色谱图和质谱表征图。
图5为多肽共价探针的紫外-可见光吸收光谱和荧光光谱表征图。
图6为多肽共价探针的活性氧产生能力测试图。
图7为多肽共价探针的圆二色谱和透射电子显微镜表征图。
图8为多肽共价探针AB响应基质金属蛋白酶2(MMP-2)后的圆二色谱和透射电子显微镜表征。
图9为多肽共价探针与肿瘤细胞孵育后的激光扫描共聚焦显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜表征图。
图10为多肽共价探针的肿瘤细胞毒性表征图。
图11为多肽共价探针抑制肿瘤细胞转移的试验表征图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明,以使本领域的技术人员更加清楚地理解本发明。
以下各实施例,仅用于说明本发明,但不止用来限制本发明的范围。基于本发明中的具体实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的情况下,所获得的其他所有实施例,都属于本发明的保护范围。
在本发明实施例中,若无特殊说明,所有原料组分均为本领域技术人员熟知的市售产品;在本发明实施例中,若未具体指明,所用的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。
关键试验材料来源的说明:
多肽A和多肽C均购买于吉尔生化(上海)有限公司。
其中,多肽A的结构式为:
多肽C的结构式为:
AIE分子B的合成方法参见《Tumor-Triggered Disassembly of aMultiple-Agent-Therapy Probe forEfficient Cellular Internalization》,DOI:10.1002/ange.202009196。
实施例1
如图1所示,本实施例提供多肽共价探针AB的制备方法,包括如下步骤:
称取10mg多肽A(2.1×10-6mol)、3mgAIE分子B(4.0×10-6mol)、1mg溴化亚铜(7.0×10-6mol)和1mg抗坏血酸钠(5.0×10-6mol)加入到含体积比为1:1的水和DMSO的混合溶剂中,室温充分搅拌24h,反应结束后对反应溶液进行反向高效液相色谱梯度洗脱,分离纯化后即得到多肽共价探针AB(产率61%)。
其中,反向高效液相色谱梯度洗脱的工艺条件为:将样品溶解在水溶液或乙腈中,应用到Ultimate XB-C18 column柱(10μm,250×10mm),以2mL/min的速率洗脱,溶剂A是含0.1% TFA的水溶液,溶剂B是含0.1%TFA的乙腈溶液,梯度程序为:0.01min,20%溶剂B;20min,40%溶剂B;25min,60%溶剂B;30min,90%溶剂B;50min,100%溶剂B。色谱图如图2中的A所示。
对分离纯化的多肽共价探针AB进行质谱表征,如图2中的B图所示。
实施例2
如图3所示,本实施例提供多肽共价探针CB的制备方法,包括如下步骤:
称取10mg多肽C(8.2×10-6mol)、9mg AIE分子B(1.2×10-5mol)、4mg溴化亚铜(2.8×10-5mol)和3mg抗坏血酸钠(1.5×10-5mol)加入到含体积比为1:1的水和DMSO的混合溶剂中,室温充分搅拌24h,反应结束后对反应溶液进行反向高效液相色谱梯度洗脱,分离纯化后即得到多肽共价探针CB(产率53%)。
其中,反向高效液相色谱梯度洗脱的工艺条件为与实施例1中的色谱条件相同,色谱图如图4中的A所示。
对分离纯化的多肽共价探针CB进行质谱表征,如图4中的B图所示。
实施例3
分别针对实施例1制备的多肽共价探针AB和实施例2制备的多肽共价探针CB进行光谱表征测试:
S1,用水分别溶解探针固体产物多肽共价探针AB和CB,分别得到10μM的探针溶液。
S2,使用紫外分光光度计记录探针溶液的光谱。结果如图5中的(A)图所示。从图中可以看出,探针AB和探针CB具有较好的紫外-可见光吸收。
S3,进一步针对10μM的探针溶液进行荧光光谱表征。结果如图5中的(B)所示。从图中可以看出,探针AB和探针CB显示出600nm至800nm的宽发射光谱,发射峰位于680nm附近。
实施例4
分别针对实施例1制备的多肽共价探针AB和实施例2制备的多肽共价探针CB进行活性氧产生能力测试:
用水分别溶解探针固体产物多肽共价探针AB和CB,分别得到10μM的探针溶液。
用DMSO溶解活性氧检测试剂9,10-蒽基-双(亚甲基)二丙二酸(ABDA),得到5mmol/L的ABDA母液。
取10μL上述ABDA母液分别加入到1mL上述探针溶液中,用紫外分光光度计记录ABDA在325-425nm的紫外-可见光吸收光谱,每光照30s,记录一次紫外-可见光吸收光谱。
测试结果统计如图6所示:在白光照射下,含有ABDA的AB探针溶液和CB探针溶液的吸收值在5min内迅速下降。由此表明:探针AB和探针CB具有优异的活性氧产生能力。
实施例5结构形貌测试
分别针对实施例1制备的多肽共价探针AB和实施例2制备的多肽共价探针CB进行圆二色谱检测,方法步骤为:
用1mL PBS溶液(50mM,pH=7.4)与三氟乙醇按照体积比1:1混合,得混合溶剂。
采用上述混合溶剂分别溶解固体探针AB和CB,得到20μM的探针溶液,用圆二色谱仪记录探针溶液的光谱。
测试结果如图7中的(A)图所示。从图中可以看出,探针AB在205nm和220nm具有双负吸收峰,探针CB在218nm具有单负吸收峰。由此表明:探针AB具有α-螺旋结构,探针CB具有β-折叠结构。
进一步分别针对实施例1制备的多肽共价探针AB和实施例2制备的多肽共价探针CB进行透射电子显微镜检测,方法步骤为:
用水分别溶解探针固体产物多肽共价探针AB和CB,分别得到10μM的探针溶液。将探针AB溶液和探针CB溶液分别滴在铜网上,然后在1分钟后用一张滤纸除去不需要的液体。接下来,将磷钨酸溶液滴在该铜网上以使样品染色1分钟。再使用上述相同的方法除去大部分磷钨酸溶液后,用去离子水洗涤铜网3次。使用透射电子显微镜观察滴加探针溶液后的铜网表面。
测试结果如图7中的(B)图所示。从图中可以看出,探针AB的形貌为颗粒,探针CB的形貌为纤维。
实施例6
针对实施例1制备的多肽共价探针AB进行重组人基质金属蛋白酶2的响应探究试验,方法步骤为:
用水溶解固体探针AB,得到1.5mM的探针溶液。
获取重组人基质金属蛋白酶2(MMP-2,0.25mg/mL储备溶液,Sino Biological公司),溶解于Tris缓冲液(0.05% Brij,0.05% CaCl2,0.79%Tris-HCl,1.17% NaCl,pH7.4)中,用2.5mM 4-氨基苯基乙酸汞在37℃下活化2小时。将上述探针AB溶液与活化酶溶液混合,得到含有5μg/mL MMP-2和1mM探针AB的混和溶液D。
探针AB与MMP-2孵育后进行圆二色谱检测:用1mL PBS溶液(50mM,pH=7.4)与三氟乙醇按照体积比1:1混合后,加入20μL上述混合溶液D,得到混合溶液E,用圆二色谱仪记录混合溶液E的光谱。
测试结果如图8中的(A)图所示。从图中可以看出,混合溶液E在205nm、214nm和223nm具有三个负吸收峰。由此表明:探针AB与MMP-2孵育后,既存在α-螺旋结构,也存在β-折叠结构。
进一步将探针AB与MMP-2孵育后进行透射电子显微镜检测,方法步骤为:
用1mL水和10μL混合溶液D混合,得到混合溶液F。将混合溶液F滴在铜网上,然后在1分钟后用一张滤纸除去不需要的液体。接下来,将磷钨酸溶液滴在该铜网上以使样品染色1分钟。再使用上述相同的方法除去大部分磷钨酸溶液后,用去离子水洗涤铜网3次。使用透射电子显微镜观察滴加探针溶液后的铜网表面。
测试结果如图8中的(B)图所示。从图中可以看出,探针AB与MMP-2孵育后的形貌为纤维。
实施例7
本实施例提供共价多肽探针作用于细胞膜的聚焦显微镜试验测试,包括如下步骤:
用DMEM完全培养基分别溶解固体探针AB和CB,得到10μM的探针溶液。
在37℃的培养瓶中,在含5%CO2的湿润气氛中,用含有10%FBS和1%青霉素-链霉素的DMEM完全培养基培养海拉细胞。
将海拉细胞接种到含上述DMEM完全培养基中、密度为2×104的细胞培养皿中。培养过夜后,用磷酸盐缓冲盐水洗涤细胞三次。然后分别加入上述探针AB、CB溶液,并将海拉细胞在37℃、5%CO2气氛中孵育4小时。然后丢弃上清液,用PBS轻轻洗涤细胞两次,使用共聚焦显微镜进行检测。
测试结果如图9中的(A)图所示。从图中可以看出,探针AB和探针CB分别较好的保留在肿瘤细胞膜上,而不进入肿瘤细胞。
本实施例进一步还提供针对共价多肽探针作用于细胞膜过程的扫描电子显微镜检测,方法步骤为:
用DMEM完全培养基分别溶解固体探针AB和CB,得到10μM的探针溶液。
将海拉细胞接种到生长培养基中密度为2×104的细胞培养皿中。培养过夜后,用磷酸盐缓冲盐水洗涤细胞三次。然后加入上述探针溶液,并将细胞在37℃的5%CO2气氛中孵育12小时。然后丢弃上清液,用PBS轻轻洗涤细胞两次,然后使用戊二醛(2.5%)固化2小时,干燥后使用金涂覆30秒,使用扫描电子显微镜检测。
测试结果如图9中的(B)图所示。从图中可以看出,探针AB和探针CB分别在肿瘤细胞膜表面形成了纤维。
实施例8
本实施例提供多肽共价探针对海拉细胞的毒性试验测试,包括如下步骤:
在37℃的培养瓶中,在含5%CO2的湿润气氛中,用含有10%FBS和1%青霉素-链霉素的DMEM完全培养基培养海拉细胞。
将8000-10000个/100μL的海拉细胞加入到96孔板中,继续培养24h,在不同孔中,分别加入不同浓度(5μM、10μM、20μM、40μM)探针AB、探针CB继续培养24h,移除培养基,每个孔里再加入10μL 1mM MTT和100μL新鲜培养基,继续培养4h,吸出培养基,每个孔中再加入100μLDMSO,再在摇床上震荡10min,用酶标仪检测记录每个孔在570nm处的吸光度值。
用公式计算出每组样品的细胞存活率Cell Viability=AS/A0×100%。
统计结果如图10所示,探针AB和探针CB分别在5~40μM浓度范围对海拉细胞产生浓度依赖性毒性,抑制海拉细胞的生长。
实施例9
本实施例提供多肽共价探针抑制海拉细胞转移的试验测试,包括如下步骤:
在37℃的培养瓶中,在含5%CO2的湿润气氛中,用含有10%FBS和1%青霉素-链霉素的DMEM完全培养基培养海拉细胞。
采用无血清DMEM培养基分别溶解探针AB、CB,制备20μM探针培养基溶液,接种培养5×105个海拉细胞并置于Transwell顶部室。Transwell下腔室加入600μL含有20%FBS的DMEM培养基。24小时后,用PBS洗涤顶部室,再用多聚甲醛固定20分钟,并用0.1%结晶紫染色。擦去未在上腔中迁移的细胞,并通过显微镜对穿过下表面膜的海拉细胞进行检测。
测试结果如图11中的(A)图所示。进一步利用显微镜取5个不同视野进行拍照,对视野内的细胞进行计数并取平均值,统计结果如图11中的(B)图所示。
从图中可以看出,与Blank(不加探针的空白)对照相比,加入探针AB、探针CB均可以有效抑制海拉细胞的转移。
在此有必要指出的是,以上实施例仅限于对本发明的技术方案做进一步的阐述和说明,并不是对本发明的技术方案的进一步的限制,本发明的方法仅为较佳的实施方案,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
3.根据权利要求1或2所述的作用于肿瘤细胞膜的多肽探针,其特征在于,所述多肽探针具有红外区荧光发射和活性氧产生能力。
4.如权利要求1或2所述的作用于肿瘤细胞膜的多肽探针的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
将AIE分子与炔基多肽置于含水和有机溶剂的混合溶剂中,加入催化剂,搅拌反应,纯化,即得。
5.根据权利要求4所述的作用于肿瘤细胞膜的多肽探针的制备方法,其特征在于,所述AIE分子与所述炔基多肽的摩尔比为(1~2):1。
6.根据权利要求4所述的能作用于肿瘤细胞膜的多肽探针的制备方法,其特征在于,所述混合溶剂中,所述有机溶剂优选为DMSO,水和DMSO体积比为1:(0.5~1.5)。
7.根据权利要求4所述的作用于肿瘤细胞膜的多肽探针的制备方法,其特征在于,所述催化剂包含溴化亚铜和/或抗坏血酸钠,所述AIE分子与溴化亚铜的摩尔比为1:(1.5~3),所述AIE分子与抗坏血酸钠的摩尔比为1:(1~2.5)。
8.根据权利要求4至7任一项所述的作用于肿瘤细胞膜的多肽探针的制备方法,其特征在于,采用反向高效液相色谱梯度洗脱分离纯化产物。
9.权利要求1至3任一项所述的多肽探针在制备促进肿瘤细胞膜表面形成纤维或者抑制肿瘤细胞生长、转移的药物中的应用。
10.权利要求2中如式Ⅰ所示的多肽探针在响应基质金属蛋白酶2、制备治疗高表达基质金属蛋白酶2的肿瘤细胞药物中的应用。
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---|---|---|---|
CN202310080303.8A CN116082464A (zh) | 2023-01-16 | 2023-01-16 | 作用于肿瘤细胞膜的多肽探针及其制备方法和应用 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114560913A (zh) * | 2021-12-15 | 2022-05-31 | 中国地质大学(武汉) | 一种用于癌症治疗的多肽探针及其制备方法和应用 |
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2023
- 2023-01-16 CN CN202310080303.8A patent/CN116082464A/zh active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN114560913A (zh) * | 2021-12-15 | 2022-05-31 | 中国地质大学(武汉) | 一种用于癌症治疗的多肽探针及其制备方法和应用 |
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