CN117229336A

CN117229336A - 一种抗肿瘤化合物、组合物及其应用

Info

Publication number: CN117229336A
Application number: CN202311190606.1A
Authority: CN
Inventors: 齐宪荣; 杨宜靓; 李馨儒
Original assignee: Peking University
Current assignee: Peking University
Priority date: 2023-09-15
Filing date: 2023-09-15
Publication date: 2023-12-15

Abstract

本发明公开了一种抗肿瘤化合物、组合物及其应用。所述抗肿瘤化合物是焦脱镁叶绿酸a与多柔比星通过酮缩硫醇键连接得到的偶联物，命名为Ppa‑TK‑DOX。包含Ppa‑TK‑DOX和肿瘤干细胞分化剂的组合物，以修饰了亲脂性片段的透明质酸为载体，可以制成纳米粒，应用于抗肿瘤药物的制备。Ppa‑TK‑DOX合成方法简单，具有良好的血液和组织相容性，通过化疗与光动力治疗相结合，发挥协同治疗功效。所述组合物具有更强的肿瘤细胞干性下调功效和更强的特异性肿瘤蓄积能力，表现出良好的肿瘤穿透能力。纳米粒形式的组合物进一步提高了抗肿瘤功效。

Description

一种抗肿瘤化合物、组合物及其应用

技术领域

本发明涉及医药技术领域，具体涉及是一种二氢卟吩类光敏剂——焦脱镁叶绿酸a通过酮缩硫醇键与多柔比星合成的前药偶联物，与肿瘤干细胞分化剂形成组合物，以及该偶联物、组合物在抗肿瘤药物中的应用。

背景技术

多柔比星(简称DOX)是一种广谱抗肿瘤药，对机体可产生广泛的生物效应，具有较强的肿瘤细胞毒性，其作用机制包括插入肿瘤细胞内DNA破坏基因表达、产生活性氧和抑制拓扑异构酶II，是若干肿瘤(包括乳腺癌、卵巢癌、膀胱癌和肺癌)治疗的一线用药。该药最严重的不良反应是不可逆性心肌病，毒性作用与总累积剂量密切相关。通过脂质体给药可减轻多柔比星心脏毒性和其他不良反应，已批准上市了脂质体多柔比星制剂(DOXIL，ALZA公司)。

单一的治疗手段例如化疗通常难以达到最佳的治疗效果，将化疗与其他治疗方式例如光动力治疗相结合，发挥协同治疗功效，已成为目前肿瘤临床治疗的热点之一。

前药策略对于创新药物开发至关重要。结构修饰是开发前药最直接有效的方法。改善药物缺陷、优化药物的理化性质(如亲脂性和水溶性)、改变给药方式均可通过特定的结构修饰来实现。此外，通过将肿瘤微环境(pH、氧化还原、酶等)响应特征与原型药相联系设计前药，在肿瘤内使前药裂解，释放出原型药，杀死肿瘤细胞，同时，降低对正常组织/细胞的毒性。

肿瘤干细胞是肿瘤细胞内一类亚群，具有自我更新、多向分化、远端转移、耐受放疗和化疗的能力。肿瘤干细胞在肿瘤占比越大，则肿瘤的恶性程度越高，肿瘤生长速度和耐受治疗的能力越强，转移、复发概率越高，患者生存率越低。肿瘤干细胞是肿瘤发生、发展、侵袭、转移及耐药性产生的决定因素，寻求高效的特异性针对肿瘤干细胞的治疗方法是肿瘤治疗的关键。通过减少自我更新信号通路、针对分子表面标志物和微环境影响来靶向消除肿瘤干细胞亚群，削弱甚至消除肿瘤的干细胞特征，成为有希望的临床治疗手段。

发明内容

本发明首先提供了一种焦脱镁叶绿酸a(Pheophorbide a，CAS号：15664-29-6，分子式：C₃₃H₃₄N₄O₃，简称Ppa)和多柔比星(Doxorubicin hydrochloride，CAS号：25316-40-9，分子式：C₂₇H₂₉NO₁₁ HCl)的偶联物，其特征在于焦脱镁叶绿酸a与多柔比星通过酮缩硫醇键连接。

本发明提供的焦脱镁叶绿酸a-酮缩硫醇-多柔比星偶联物(简写为Ppa-TK-DOX)结构式如式I所示：

式I中，可以为酸酐/>酰胺/>或者酯

可以为酰胺/>脲/>或者氨基甲酸酯

n₁独立地为1～10的整数，优选为1～5的整数；

n₂独立地为1～10的整数，优选为1～5的整数。

进一步优选的，本发明提供的焦脱镁叶绿酸a-酮缩硫醇-多柔比星偶联物，其特征在于，式I中：

为/>

本发明还提供式I所示前药偶联物的制备方法，包括：

方法一：

步骤1a：将焦脱镁叶绿酸a溶解于有机溶剂，加入氯化亚砜搅拌均匀，然后加入端羧基的酮缩硫醇连接剂(简写为TK-COOH)，搅拌反应一段时间，加入沉淀用溶剂析出沉淀物，过滤，洗涤沉淀物，干燥，即得羧基-酮缩硫醇-(酸酐键)-焦脱镁叶绿酸a(简写为Ppa-TK-COOH)；

步骤1b：称取适量Ppa-TK-COOH和羧基活化剂溶解于有机溶剂，搅拌一段时间后，加入适量多柔比星(DOX)反应一段时间，将反应溶液用去离子水于室温透析，取透析液冻干，即得焦脱镁叶绿酸a-酮缩硫醇-多柔比星(简写为Ppa-TK-DOX)。

上述步骤a中，优选的，所述焦脱镁叶绿酸a和COOH-TK-COOH的摩尔比为1:1～1:2；反应溶剂为有机溶剂，例如四氢呋喃(THF)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)；反应在室温避光条件下进行；加入COOH-TK-COOH后的反应时间为12～48小时；沉淀用溶剂优选为冷正己烷，沉淀洗涤溶剂为正己烷；干燥方法真空干燥。

上述步骤b中，优选的，Ppa-TK-COOH与DOX的摩尔比为3:1～1:3，更优选为1:1～1:2；反应在羧基活化剂1-(3-二甲氨基丙基)-乙基碳二亚胺(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)的作用下进行的，Ppa-TK-COOH与EDC、NHS的摩尔比为1:1.5:1.5；反应溶剂为有机溶剂，例如N,N-二甲基甲酰胺；反应在室温下进行，加入DOX后反应时间为24～48小时；所述透析时间为24～48小时，透析使用的透析袋的截留分子量为1000；冻干条件为隔板温度设定-40～-10℃、真空度设定为13～40帕。

方法二：

步骤2a：使Ppa和端羟基的酮缩硫醇连接剂(TK-OH)发生脱水缩合反应，过滤，柱层析纯化得到羟基-酮缩硫醇-(酯键)-焦脱镁叶绿酸a(简写为Ppa-TK-OH)；

步骤2b：将Ppa-TK-OH和氯甲酸4-硝基苯酯在有机碱催化剂存在下发生脱氯缩合反应，过滤，柱层析纯化得到Ppa-TK-PNP；

步骤2c：将Ppa-TK-PNP和多柔比星(DOX)溶于有机溶剂中，在有机碱催化剂存在下搅拌反应，将反应液在去离子水中透析，过滤除去不溶物，冻干，得到焦脱镁叶绿酸a-酮缩硫醇-多柔比星偶联物。

上述步骤2a中，优选采用1,3-二环己基碳二亚胺(DCC)为活化剂，4-二甲氨基吡啶(DMAP)为催化剂，二氯甲烷(DCM)为溶剂进行缩合反应，具体操作可以是：先将Ppa用1,3-二环己基碳二亚胺(DCC)的二氯甲烷(DCM)溶液活化，随后加入4-二甲氨基吡啶(DMAP)的无水DCM溶液中，室温下搅拌0.5～2小时后加入溶有TK-OH的无水四氢呋喃(THF)溶液，室温反应10～30小时后，将反应混合物过滤，滤液除去溶剂，柱层析纯化后得到Ppa-TK-OH。

上述步骤2b中，所述有机碱催化剂优选采用三乙胺(TEA)，反应溶剂优选为二氯甲烷，具体操作是：将Ppa-TK-OH和氯甲酸4-硝基苯酯溶解于DCM中，滴加无水三乙胺(TEA)，室温反应10～30小时后，将反应混合物过滤，滤液浓缩后经柱层析纯化得到Ppa--TK-PNP。

上述步骤2c中，所述有机碱催化剂优选采用三乙胺(TEA)，反应溶剂优选为N,N-二甲基甲酰胺，具体操作是：将Ppa-TK-PNP和多柔比星溶于DMF中，滴加TEA，搅拌反应过夜后，将反应溶液在去离子水中透析48～72小时，滤除不溶物并冻干，得到Ppa-TK-DOX。

优选的，上述方法二中所述Ppa与TK-OH的摩尔比为1:2～1:8；所述柱层析的洗脱剂为DCM:CH₃OH＝60～100:1(v/v)；所述Ppa-TK-OH与氯甲酸4-硝基苯酯的摩尔比为1:2～1:10；Ppa-TK-PNP、DOX、TEA的摩尔比为1:(1～2):(1.5～3)；所述透析使用的透析袋截留分子量为1000。

方法三：

方法三的步骤3a和3b与方法二的步骤2a和2b相同，差异在于步骤3c：先将Ppa-TK-PNP与水合肼反应得到Ppa-TK-酰肼，再将Ppa-TK-酰肼与DOX溶解于有机溶剂中，在有机碱催化剂存在下室温搅拌反应，用非极性溶剂沉淀产物，纯化，干燥，得到焦脱镁叶绿酸a-酮缩硫醇-多柔比星偶联物。

上述步骤3c中，所述有机碱催化剂优选采用三乙胺(TEA)，反应溶剂优选为N,N-二甲基甲酰胺，具体操作是：将Ppa-TK-PNP与水合肼溶于DMF中，滴加TEA，搅拌反应过夜后，将反应溶液在去离子水中透析48～72小时，滤除不溶物并冻干，得到Ppa-TK-酰肼；将Ppa-TK-酰肼与DOX溶解于适量无水DMF，加入适量TEA，室温下搅拌反应3天，产物在非极性溶剂(如乙醚、石油醚、正己烷、环己烷等)中沉淀、纯化，真空干燥。

上述方法中所述Ppa-TK-酰肼与DOX的摩尔比优选为1:2～1:6。

本发明进一步提供了包含上述的焦脱镁叶绿酸a-酮缩硫醇-多柔比星偶联物的组合物，所述组合物包括焦脱镁叶绿酸a-酮缩硫醇-多柔比星偶联物与肿瘤干细胞分化剂。

所述肿瘤干细胞分化剂可以选自：维A酸(All-Trans-Retinoic acid,Retinoicacid，CAS号：302-79-4，分子式：C₂₀H₂₈O₂)、BRD7552(Cas号：1137359-47-7，分子式：C₃₃H₃₃N₃O₁₅)、头蛋白、尼克酰胺(Nicotinamide，CAS号：98-92-0，分子式：C₆H₆N₂O)、地塞米松(Dexamethasone，CAS号：50-02-2，化学式C₂₂H₂₉FO₅)、阿糖胞苷(Cytarabine，CAS号：147-94-4，分子式：C₉H₁₃N₃O₅)等中的一种，优选维A酸(简称ATRA)。

本发明提供的包含焦脱镁叶绿酸a-酮缩硫醇-多柔比星偶联物的组合物，优选的将该组合物制成纳米粒。

本发明提供的纳米粒以修饰了亲脂性片段的透明质酸(HA)为载体，装载包含焦脱镁叶绿酸a-酮缩硫醇-多柔比星偶联物的组合物。

本发明提供的载体以透明质酸为亲水片段，通过接枝的方式偶联亲脂性片段。

本发明提供的亲脂性片段，选自C6-C24的中长链脂肪酸、中长链脂肪胺、中长链脂肪醇，以及磷脂、维生素E琥珀酸酯中的一种，优选维生素E琥珀酸酯(TOS)。修饰了维生素E琥珀酸酯的透明质酸载体简称为HA-TOS。

本发明提供的HA-TOS中，透明质酸的分子量为6000～35000Da，优选为7000～15000Da。

本发明提供的HA-TOS中，TOS的接枝率的测定方法为核磁共振，在¹HNMR谱中，2.5～2.9ppm(α-TOS的亚甲基)与1.9～2.1ppm(HA的N-乙酰基)的特征峰的比值，定义为TOS的接枝率。本发明提供的HA-TOS中，TOS的接枝率为2％-15％，优选为5％-10％，更优选为6％-9％。

本发明提供了上述纳米粒的制备方法，如下：

称适量HA-TOS溶解于水作为水相，另称适量焦脱镁叶绿酸a-酮缩硫醇-多柔比星(Ppa-TK-DOX)与维A酸共同溶解于二氯甲烷作为油相，将油、水相混合后，使用探头超声将混合体系制成初乳，通过旋转蒸发除去二氯甲烷，即得载药纳米粒PTD/A-NPs。

本发明提供的纳米粒中多柔比星的载药量为1％-10％，优选为2％-10％，更优选为3％-10％。其中，多柔比星的载药量＝(多柔比星的质量/纳米粒总质量)×100％。

本发明提供的纳米粒中维A酸的载药量为2％-6％，优选为3％-6％，更优选为4％-6％。其中，维A酸的载药量＝(维A酸的质量/纳米粒总质量)×100％。

本发明提供的纳米粒加适量水分散后，平均粒径在在60-300nm之间，优选为60-200nm之间，更优选为60-160nm之间。

本发明提供的焦脱镁叶绿酸a-酮缩硫醇-多柔比星偶联物可应用于抗肿瘤药物的制备，优选地，所述肿瘤选自乳腺癌、肺癌、结肠癌、前列腺癌、胰腺癌、卵巢癌。

本发明提供的组合物可应用于抗肿瘤药物的制备，优选地，所述肿瘤选自乳腺癌、肺癌、结肠癌、前列腺癌、胰腺癌、卵巢癌。

本发明提供了焦脱镁叶绿酸a和多柔比星的偶联物的合成路线，采用经典的有机化学反应合成本发明的化合物，并采用常用的结构确证方法，如核磁共振法、红外光谱法、质谱法，确证本发明提供化合物的分子结构。

本发明提供组合物的制备方法，采用本领域经典方法制备纳米粒，使用本领域经典的动态光散射法、柱分离法等，对纳米粒的体外性质进行了表征并给出表征的结果。

本发明中以小鼠乳腺癌细胞(4T1细胞)作为非肿瘤干细胞模型，采用本领域经典的方法通过流式分选获得4T1侧群干细胞(4T1 SP细胞)作为肿瘤干细胞模型，此两种细胞均为本领域所公认且熟知。

本发明选择使用本领域公认的成熟、先进的生物学手段，对本发明化合物、组合物、纳米粒进行体内外评价和机制研究：本发明使用9，10-蒽二基-双(亚甲基)二丙二酸(ABDA)评价体外产生ROS的能力；采用透析法研究组合物纳米粒的释放特征，加入H₂O₂模拟ROS氧化断裂TK键，以测定功能分子的释放速率，结合激光照射后释放速率的变化，推测化合物或组合物体内作用细节；利用干细胞具有CD44+/CD24群体丰富、干细胞相关因子表达高的特点，用PE-CD44和FITC-CD24抗体对细胞进行染色，并使用流式细胞仪进行分析，此外，用蛋白质印迹分析技术检测肿瘤干细胞标志物——Sox2、Nanog和Oct4的表达水平，该实验不仅用于鉴定细胞干性，还用于评价本发明组合物纳米粒分化肿瘤细胞干性的能力；采用细胞计数试剂盒-8(CCK-8)法评价本发明化合物、组合物对肿瘤细胞毒性；采用小动物活体成像观察本发明组合物纳米粒在荷瘤小鼠肿瘤部位和各个关键脏器的分布；采用经典的体内抗肿瘤实验方法评价本发明组合物纳米粒体内抗4T1荷瘤小鼠活性、抗肿瘤干细胞活性，测定肿瘤抑制率、评价肿瘤干细胞因子下调能力，此外，还考查肿瘤内DC细胞的抗原提呈和T细胞活化。

本发明具有以下有益效果：1)本发明设计合成的焦脱镁叶绿酸a-TK-多柔比星前药偶联物，合成方法简单、结构明确、质量可控；2)本发明提供的化合物具有良好的血液和组织相容性，保障了体内安全性；3)本发明提供的化合物及其组合物，经激光照射产生更多的活性氧ROS；在氧化剂作用，本发明提供的化合物结构中TK键快速断裂，从而释放化疗药DOX和光敏剂Ppa，化疗与光动力治疗相结合，发挥协同治疗功效；4)本发明提供的组合物，经过激光照射，显示出更强的肿瘤细胞干性下调功效；5)本发明提供的组合物，具有更强的特异性肿瘤蓄积能力，且广泛分布于肿瘤组织内，从而表现出良好的肿瘤穿透能力；6)本发明提供的组合物纳米粒具有更强的体内抗肿瘤活性，在激光照射下，抗肿瘤功效进一步提高；7)本发明提供的组合物纳米粒，显著下调肿瘤组织内肿瘤干细胞相关因子，从而呈现更强的细胞凋亡效应，发挥出更好的肿瘤治疗效果；8)本发明提供的组合物纳米粒，引起DC细胞更强的抗原呈递和T细胞活化，促进抑瘤效果的提高，揭示免疫细胞对联合治疗抗肿瘤的贡献。

附图说明

图1为实施例1中各化合物(包括Ppa、TK、PT、DOX和PTD)的FT-IR谱图。

图2为实施例1中PTD的¹H-NMR谱图。

图3为实施例1中PTD的ESI-MS谱图。

图4为实施例2中PTD/A-NPs的溶血发生率与浓度关系曲线。

图5为实施例3中偶联物PTD及其对照自由Ppa经激光照射后，于380nm波长处测得吸光度降低值随时间变化曲线。

图6为实施例4中各化合物与H₂O₂溶液共孵育24小时后HPLC色谱图。

图7为实施例5中不同纳米粒引起细胞内Sox2、Nanog和Oct4的表达量的改变。

图8为实施例6中在没有照射(-L)和激光照射(+L)条件下不同纳米粒作用下细胞活力随浓度变化关系曲线。

图9为实施例7中纳米粒在原位荷瘤小鼠体内分布的活体成像图。

图10为实施例7中纳米粒注射24小时后原位荷瘤小鼠内肿瘤和主要器官的离体荧光图。

图11为实施例7中纳米粒注射24小时后原位荷瘤小鼠肿瘤和主要器官的荧光强度的半定量数值。

图12为实施例7中纳米粒注射24小时后原位荷瘤小鼠的边缘部位和核心部位肿瘤组织冰冻切片CLSM图。

图13为实施例7中纳米粒在原位荷瘤小鼠体内平均荧光强度随时间变化曲线。

图14为实施例8中PTD/A-NPs对(接种4T1细胞建立的)荷瘤小鼠的抑制效力。a：体内治疗方案的示意图；b：治疗开始后第29天从小鼠收获的肿瘤组织图像；c：小鼠的肿瘤生长曲线(均数±SD，n＝6，*p<0.05，***p<0.001，****p<0.0001)；d：荷瘤小鼠肿瘤重量(均数±SD，n＝6，*p<0.05，****p<0.0001)；e：肿瘤切片H&E染色图像(比例尺:100微米)；f：肿瘤切片ki-67染色图像(比例尺:100微米)；g：肿瘤切片的代表性TUNEL图像(比例尺:75微米)；h：从肿瘤组织中提取出CD44⁺/CD24^-细胞群的比率(平均值±SD，n＝3，*p<0.05，**p<0.01)；i：从肿瘤中提取出CD4⁺CD25⁺FoxP3⁺细胞群的比率(平均值±SD，n＝3，*p<0.05，**p<0.01)。

图15为实施例8中纳米粒作用于(接种4T1细胞建立的)荷瘤小鼠肿瘤组织内肿瘤细胞的CD3⁺/CD8⁺流式分析结果。

图16为实施例8中纳米粒作用于(接种4T1细胞建立的)荷瘤小鼠脾脏提取的脾细胞的流式分析结果。

具体实施方式

下述实施例用于进一步说明本发明但不意味着限制本发明。

本发明实施例中使用的原料、设备均为已知产品，购买市售品获得。

其中，D-α-生育酚琥珀酸酯购自Sigma-Aldrich；透明质酸购自山东福瑞达医药集团有限公司；多柔比星(DOX)(纯度>98％)、维A酸购自大连美仑生物技术有限公司；焦脱镁叶绿酸-a(Ppa)购自上海源叶生物技术有限公司；3-巯基丙酸购自上海晶纯生化科技股份有限公司；1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)购自北京百灵威科技有限公司；无水丙酮、二甲基甲酰胺(DMF)和四氢呋喃(THF)等有机溶剂由北京市通广精细化工公司提供；胎牛血清(FBS)购自于Gibco品牌；培养基、双抗、酶、多聚甲醛、Hoechst 33342等购自中科迈晨(北京)科技有限责任公司；

本发明实施例中使用的小鼠4T1肿瘤细胞购自CAS上海生物科学研究所(SIBS，中国上海)，将4T1细胞与Hoechst 33342共孵育后，经流式细胞仪分选收集4T1侧群干细胞(4T1SP细胞)。

本发明实施例中使用Balb/c雌性小鼠(18-20g，约6周龄，SPF级)购自北京大学医学部实验动物科学部。所有动物实验均严格按照《北京大学实验动物护理与使用规范》并经北京大学动物伦理委员会批准的方案进行。

实施例1：Ppa-TK-DOX(简写为PTD)的合成

将Ppa(0.1mmol)溶解于4毫升四氢呋喃，加入氯化亚砜(0.1mmol)和一滴二甲基甲酰胺，搅拌24小时后，加入丙烷-2,2-二基双(硫)基二乙酸(0.1mmol)，搅拌过夜，加入冷正己烷析出沉淀物，过滤，洗涤沉淀物，干燥，即得Ppa-TK-COOH(简称PT)。分别称取PT(0.1mmol)、EDC(0.15mmol)和NHS(0.15mmol)，溶解于二甲基甲酰胺，搅拌2小时后，加入DOX(0.1mmol)，室温下反应24小时。将反应溶液用去离子水于室温透析48小时，透析液并冻干，即得Ppa-TK-DOX(简称PTD)。

Ppa-CC-DOX(简写为PCD)的合成方法与PTD的相同，除了将丙烷-2,2-二基双(硫)基二乙酸替换为等摩尔的庚二酸之外，PCD是不含TK键的对照偶联物，用来检验本发明实施例化合物中TK键断裂的优势。

采用核磁共振法、红外光谱法、质谱确定实施例1中Ppa-TK-DOX(PTD)的结构，核磁共振选用的溶剂为氘代二甲亚砜，解析结果如图1～图3所示。

红外数据：3394.25cm^-1(N-H)、2960.53cm^-1(-OH)、1744.23cm^-1(-C＝O)、1683.54cm^-1(C-N)

核磁数据：¹H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ6.26(s,1H),5.06(dd,J＝12.8,6.4Hz,1H),4.54(dt,J＝12.9,6.5Hz,12H),4.42(s,1H),4.08(d,J＝3.5Hz,1H),3.92(s,1H),3.75-3.51(m,10H),3.00(p,J＝1.8Hz,11H),2.50(s,5H),2.29(d,J＝7.1Hz,1H),2.17-1.95(m,15H),1.88-1.74(m,12H),1.71(s,1H),1.67-1.58(m,1H),1.38(td,J＝7.4,1.8Hz,18H),0.50(s,1H).

实施例2：纳米粒的制备与表征

称10mg HA-TOS溶解于10mL去离子水作为水相，另称1mg PTD与0.5mg ATRA溶解于1mL二氯甲烷作为油相，将油、水相混合后，使用探头超声将混合体系制成初乳，通过旋转蒸发除去二氯甲烷，制得载药纳米粒PTD/A-NPs。采用相同工艺制备不包含ATRA的PTD纳米粒(PTD-NPs)和PCD纳米粒(PCD-NPs)、不包含PTD的ATRA纳米粒(ATRA-NPs，缩写为A-NPs)以及不含PTD、ATRA的空白HA-TOS自组装纳米粒(HAT-NPs)。

使用Malvern Zetasizer(Nano-ZS90，Malvern Instruments，UK)测定纳米粒的粒径和Zeta电势，进行溶血试验以评价PTD/A-NPs溶血发生率。

测定结果：A-NPs的DLS平均粒度为109.93±2.02nm，PDI值为0.224±0.01，Zeta电势为-25.47±3.8mV；PTD-NPs的DLS平均粒度为103.77±2.05nm，PDI值为0.233±0.05，Zeta电势为-19.77±3.36mV；PCD-NPs的DLS平均粒度为168.77±3.84nm，PDI值为0.175±0.02，Zeta电势为-19.67±2.72mV；PTD/A-NPs的DLS平均粒度为113.57±1.27nm，PDI值为0.169±0.01，Zeta电势为-37.93±0.42mV。

溶血试验结果表明，不同浓度的PTD/A-NPs与红细胞悬液孵育，溶血发生率均低于5％(图4)，表明该偶联物具有良好的血液相容性。

实施例3：体外ROS生成量的测定

使用9,10-蒽二基-双(亚甲基)二丙二酸(ABDA)评价上述实施例2纳米粒体外产生ROS的能力。分别量取100μL PBS、游离Ppa、PTD和PTD/A-NPs溶液(10μg/mL，折算成Ppa浓度)加入1.9mL ABDA溶液中，摇匀后，使用激光(强度设定为100mV/cm²，波长设定为660nm)照射上述溶液。在预定的时间点扫描溶液的紫外-可见光谱，以380nm波长处吸光度的降低值代表ROS生成量的高低。

使用活性氧探针——ABDA检测偶联物Ppa-TK-DOX(PTD)的活性氧生成能力。水溶液的ABDA与单线态氧反应生成无特征紫外吸收的内源性氧化产物，反应导致ABDA的特征吸收峰高度降低。如图5所示，随着时间的增加，PBS组反应液在380nm波长处的吸光度没有显著改变，经激光照射后，PTD溶液和游离Ppa于该波长处测得的吸光度均明显下降，表明激光照射致偶联物PTD产生活性氧，且随照射时间增加，产生的ROS量也随之增多。

实施例4：PTD的ROS响应实验

分别量取1mL PTD/A-NPs或PCD-NPs放入各自的透析袋(截留分子量为7000Da)中，密封后将其浸入装有10mL释放介质(含10％乙醇的PBS，pH7.4)的50mL EP管以确保透析袋完全浸没溶液中，然后将EP管置于摇床中，以80rpm转速振荡孵育(37℃)。向释放介质中加入不同浓度的H₂O₂溶液，使用HPLC测定释放介质中DOX的浓度，评价ROS响应性。

HPLC结果如图6所示，在空白溶液和游离Ppa组中没有观察到特征峰。用H₂O₂处理后，PTD在4.884分钟显示出对应DOX的特征峰，与未用H₂O₂处理的PTD组相比，PTD的特征峰高度降低；在PCD组的HPLC图谱中，没有DOX特征峰出现，表明PTD结构中的TK键被活性氧断裂从而释放DOX。

实施例5：ATRA诱导干细胞分化作用研究

将4T1 SP细胞接种于12孔板，加入上述实施例纳米粒与细胞孵育，采用蛋白质印迹分析技术检测细胞内经典的干细胞相关转录因子Sox2、Nanog和Oct4的表达量。

实施例2合成的纳米粒与4T1 SP细胞孵育后(如图7所示)，HAT-NPs和PTD-NPs没有表现出下调细胞干作用，而PTD-NPs在激光照射条件下对细胞干性表现出有限的下调能力；含有ATRA的制剂(A-NPs和PTD/A-NPs)无论有没有照射都明显表现出干性下调能力；将ATRA、PTD、激光照射组合，则显示出更强的下调干性功效，促使干细胞分化为非干细胞。

实施例6：体外细胞毒性研究

使用细胞计数试剂盒-8(CCK-8)进行细胞毒性测定。将4T1 SP细胞接种于96孔板，培养过夜达到合适的密度后，除去含血清培养基，向每个孔加入在无血清培养基(含不同浓度的上述实施例2合成的纳米粒)，再孵育24小时后，用PBS洗涤细胞，向每个孔中加入CCK-8溶液，与细胞共孵育1小时。使用iMark酶标仪(Bio-Rad 680，USA)在450nm处测量每个孔的吸光度并计算细胞存活率。

所有纳米粒在没有照射(图中标注为“-L”)的前提下，均使细胞维持较高水平的细胞生存力(高于60％)(图8左图)，而含有Ppa的实施例纳米粒经激光照射(图中标注为“+L”)后，其细胞存活率显著降低，PBS组和A-NPs的细胞存活率则不受激光照射的影响(图8右图)；与PTD-NPs组相比，非断裂的PCD-NPs组显示出更弱的细胞杀伤能力，表明碳碳键C-C很难断裂，从而DOX无法被释放。低分化细胞如SP细胞更具抗性，而高分化细胞如非SP细胞对化疗药物更敏感，因此，ATRA能够诱导肿瘤干细胞的分化(如实施例5结果所示)与本发明实施例提供的偶联物联合应用，可以展示意料之外的细胞毒效应。

实施例7：体内肿瘤靶向性评价

为建立原位干细胞相关肿瘤模型，将1×10⁶个4T1 SP细胞接种于Balb/c雌性小鼠乳腺脂肪垫，当肿瘤体积增加到约500mm³时，将荷瘤小鼠随机分成四组，尾静脉分别给予PTD-NPs、PTD/A-NPs，同时，以游离Ppa为对照。静脉注射后1小时、2小时、4小时、8小时、12小时和24小时，通过体内成像系统(IVIS光谱，珀金埃尔默，美国)检测荧光信号，并通过LivingImage软件进行分析。随后，处死小鼠，对其分离的肿瘤和主要器官(心、肝、脾、肺和肾)进行成像和分析。此外，使用CLSM通过肿瘤组织的冰冻切片观察纳米粒的分布。

静脉注射后，游离Ppa被迅速代谢和排泄，而PTD-NPs和PTD/A-NPs在肿瘤部位显示出明显的信号，既来自体内成像系统(图9)，也来自分离的肿瘤和主要器官(图10～图12)。PTD-NPs和PTD/A-NPs组的荧光信号在8小时达到最高值，而游离Ppa组的信号在约4小时达到最高值(图13)。PTD/A-NPs在肿瘤组织中的荧光信号更强、更持久，表明PTD/A-NPs具有更高的特异性肿瘤蓄积能力。因为纳米粒的亲水性透明质酸外壳具有良好的主动靶向能力，有助于改善药物的循环时间和特异性累积。冷冻肿瘤切片的CLSM图像也证明了PTD/A-NPs在肿瘤部位的积聚(图12)。此外，PTD/A-NPs的荧光信号广泛且均匀地分布在肿瘤组织中，包括核心区域，这表明PTD/A-NPs在体内也表现出良好的肿瘤穿透能力。

实施例8：体内抗非肿瘤干细胞原位接种肿瘤的功效评价

向Balb/c雌性小鼠乳腺脂肪垫接种1×10⁶个4T1细胞，建立了常规4T1肿瘤模型，治疗方案如图14中a所示。在第20天处死小鼠后，提取剩余的肿瘤组织，切成小块后用1mg/mL胶原酶化，使用孔径为40微米的滤膜过滤两次获得单细胞悬液。使用相应的抗体对细胞进行染色，用流式细胞仪对其进行分析。此外，将提取的细胞接种于超低吸附的96孔板中，在含有10％ FBS的RPMI-1640培养基中孵育7天，测定肿瘤球的数量。

本实施例评估通过种植常规4T1细胞建立的荷瘤小鼠的抗肿瘤功效，研究结果表明，给药后，PTD/A-NPs加激光照射(+L)组的肿瘤抑制率达到96.77％，部分小鼠治疗后肿瘤完全缓解(图14中b～d)，在抑制肿瘤生长方面呈现出极大优势；H&E染色(图14中e)、Ki-67染色(图14中f)和TUNEL分析(图14中g)结果表明，PTD/A-NPs(+L)组展示出最优的肿瘤细胞增殖抑制力和最强的肿瘤细胞凋亡能力。用PTD/A-NPs(+L)处理后，CD44⁺/CD24^-细胞群下调30.81％(图14中h)，干细胞相关因子如Sox2和Oct4的表达被有效抑制。

本实施例还检测了肿瘤组织内的CD8⁺T细胞和脾脏中的Treg细胞和DC细胞。结果表明，用PTD/A-NPs(+L)处理后，CD8⁺T细胞群的比例增加(图15)，而CD4⁺CD25⁺FoxP3⁺细胞群减少(图14中i)，这样有利于增强抗肿瘤作用。此外，PTD/A-NPs(+L)组小鼠DC细胞表面CD80、MHC-I和MHC-II的表达水平也呈上升趋势(图16)，表明给予实施例纳米粒引起小鼠DC细胞更强的抗原呈递和T细胞活化，从而达到更好的抑瘤效果。本实施例揭示了免疫细胞对联合肿瘤干细胞分化、光动力与化疗手段用于抗肿瘤的贡献，属于意料之外的发现。

Claims

1.一种化合物，其特征在于，所述化合物是焦脱镁叶绿酸a与多柔比星通过酮缩硫醇键连接的偶联物，其结构如式I所示：

式I中，选自/>中的一种；

选自/>中的一种；

n₁和n₂各自独立地为1～10的整数。

2.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，式I中为为/>

3.权利要求1所述化合物的制备方法，选自下述方法一至方法三中的一种：

方法一：

1a)将焦脱镁叶绿酸a溶解于有机溶剂，加入氯化亚砜搅拌均匀，然后加入端羧基的酮缩硫醇连接剂TK-COOH，搅拌反应一段时间，加入沉淀用溶剂析出沉淀物，过滤，洗涤沉淀物，干燥，即得羧基-酮缩硫醇-(酸酐键)-焦脱镁叶绿酸a；

1b)将羧基-酮缩硫醇-(酸酐键)-焦脱镁叶绿酸a和羧基活化剂溶解于有机溶剂中，加入多柔比星进行反应，然后将反应液用去离子水透析，冻干，得到焦脱镁叶绿酸a-酮缩硫醇-多柔比星偶联物；

方法二：

2a)使焦脱镁叶绿酸a和端羟基的酮缩硫醇连接剂发生脱水缩合反应，过滤，柱层析纯化得到羟基-酮缩硫醇-(酯键)-焦脱镁叶绿酸a；

2b)将羟基-酮缩硫醇-(酯键)-焦脱镁叶绿酸a和氯甲酸4-硝基苯酯在有机碱催化剂存在下发生脱氯缩合反应，过滤，柱层析纯化得到Ppa-TK-PNP；

2c)将Ppa-TK-PNP和多柔比星溶于有机溶剂中，在有机碱催化剂存在下搅拌反应，将反应液在去离子水中透析，过滤除去不溶物，冻干，得到焦脱镁叶绿酸a-酮缩硫醇-多柔比星偶联物；

方法三：

3a)使焦脱镁叶绿酸a和端羟基的酮缩硫醇连接剂发生脱水缩合反应，过滤，柱层析纯化得到羟基-酮缩硫醇-(酯键)-焦脱镁叶绿酸a；

3b)将羟基-酮缩硫醇-(酯键)-焦脱镁叶绿酸a和氯甲酸4-硝基苯酯在有机碱催化剂存在下发生脱氯缩合反应，过滤，柱层析纯化得到Ppa-TK-PNP；

3c)先将Ppa-TK-PNP与水合肼反应得到Ppa-TK-酰肼，再将Ppa-TK-酰肼与多柔比星溶解于有机溶剂中，在有机碱催化剂存在下室温搅拌反应，用非极性溶剂沉淀产物，纯化，干燥，得到焦脱镁叶绿酸a-酮缩硫醇-多柔比星偶联物。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，方法一的步骤1a)中所述有机溶剂为四氢呋喃和N,N-二甲基甲酰胺；所述沉淀用溶剂为冷正丁醇；方法一的步骤1b)中所述羧基活化剂为1-(3-二甲氨基丙基)-乙基碳二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺，所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺，加入多柔比星后反应24～48小时，透析使用的透析袋的截留分子量为1000；方法二的步骤2a)和方法三的步骤3a)的脱水缩合反应以1,3-二环己基碳二亚胺为活化剂，4-二甲氨基吡啶(DMAP)为催化剂；方法二的步骤2b)和方法三的步骤3b)中所述有机碱催化剂为三乙胺，反应溶剂采用二氯甲烷；方法二的步骤2c)中所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺，所述有机碱催化剂为三乙胺；方法三的步骤3c)中的两步反应均以三乙胺为催化剂，以N,N-二甲基甲酰胺为反应溶剂。

5.一种组合物，其特征在于，包含权利要求1中式I所示的焦脱镁叶绿酸a-酮缩硫醇-多柔比星偶联物和肿瘤干细胞分化剂。

6.如权利要求5所述的组合物，其特征在于，所述肿瘤干细胞分化剂选自：维A酸、BRD7552、头蛋白、尼克酰胺、地塞米松、阿糖胞苷中的一种。

7.如权利要求5所述的组合物，其特征在于，所述组合物以修饰了亲脂性片段的透明质酸为载体制备成纳米粒，其中所述亲脂性片段选自C6-C24中长链脂肪酸、C6-C24中长链脂肪胺、C6-C24中长链脂肪醇、磷脂、维生素E琥珀酸酯中的一种，所述透明质酸的分子量为6000～35000Da。

8.如权利要求7所述的组合物，其特征在于，所述纳米粒以修饰了维生素E琥珀酸酯的透明质酸为载体，装载所述焦脱镁叶绿酸a-酮缩硫醇-多柔比星偶联物和维A酸，其中多柔比星的载药量为1％-10％，维A酸的载药量为2％-6％。

9.权利要求1所述的化合物或权利要求5所述的组合物在制备抗肿瘤药物中的应用。

10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述肿瘤选自乳腺癌、肺癌、结肠癌、前列腺癌、胰腺癌、卵巢癌。