靶向CYP1B1酶的近红外荧光探针及其制备和用途制造技术

本发明专利技术提供了一种靶向CYP1B1酶的近红外荧光探针及其制备和用途，所述近红外荧光探针结构式如式(Ⅰ)所示：其中，X＝O或X＝NH，位于4'位或5'位；Y为连接链，包含多个乙二醇片段或者多个烷基。本发明专利技术还涉及前述探针的用途，探针以特异性表达的肿瘤标记物CYP1B1酶为靶点，通过与CYP1B1酶特异性结合使肿瘤部位成像。该探针将促进分子影像学探针在肿瘤成像中的应用，在肿瘤早期诊断方面具有良好应用前景及临床转化价值。面具有良好应用前景及临床转化价值。面具有良好应用前景及临床转化价值。

【技术实现步骤摘要】
靶向CYP1B1酶的近红外荧光探针及其制备和用途


[0001]本专利技术属于分子影像探针领域，具体地，涉及一种靶向CYP1B1酶的近红外荧光探针及其制备和用途。

技术介绍

[0002]细胞色素P450 1B1(CYP1B1)是细胞色素P4501家族的成员，已被证实与各种癌症的发生和发展密切相关，尤其是激素诱导的癌症，包括前列腺癌、乳腺癌、肺癌、膀胱癌等(Go,R.E.,K.A.Hwang,and K.C.Choi.Cytochrome P450 1family and cancers.Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology,2015,147:24
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30.)。作为一种重要的胞内氧化酶，CYP1B1除了参与外源性前致癌物(如苯并蒽类化合物、苯并芘、1
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乙炔基芘等)的代谢外，还可以将内源性物质17
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β
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雌激素代谢为具有遗传毒性的4
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羟基17
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β雌二醇(Nebert,D.W.and T.P.Dalton.The role of cytochrome P450 enzymes in endogenous signalling pathways and environmental carcinogenesis.Nat Rev Cancer,2006,6:947
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960.)。研究证实，CYP1B1在肿瘤组织中高度表达，而在正常组织中几乎不表达，也可由一些前致癌物诱导表达。CYP1B1的表达可能受到雌激素受体(ER)和芳香烃受体(AhR)的调节，这些受体在与相应的配体结合后会诱导CYP1B1表达。因此，CYP1B1被认为是肿瘤的重要标志物之一，有望在肿瘤的诊断和治疗中作为靶标发挥作用。
[0003]通过生物成像对肿瘤进行早期诊断和疗效评估是一个具有挑战性和现实意义的课题。分子探针可以以无创或微创的方式反映体内分子水平的变化，使疾病参数具体化、准确化，并反映肿瘤发生早期的微小变化，这在肿瘤早期诊断中具有很大的潜力(Weissleder,R.and M.J.Pittet.Imaging in the era of molecular oncology.Nature,2008,452:580
‑
589.)。近红外(Near Infrared Imaging,NIR)成像技术是光学分子成像的一种，与PET、MRI等成像手段相比，近红外成像无辐射、使用成本低，同时具备了无损伤、高特异性、高灵敏度等优势，可实现对特定组织进行原位、实时、定量的监控，在肿瘤诊断、治疗、预后过程中都具有较好的应用前景(Zeng,Z.L.,S.S.Liew,X.Wei,and K.Y.Pu.Hemicyanine
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Based Near
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Infrared Activatable Probes for Imaging and Diagnosis of Diseases.Angewandte Chemie
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International Edition,2021,60:26454
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26475.)。但由于靶标在正常组织中可能也有一定分布，目前近红外荧光分子探针仍存在本底信号高、成像特异性不足的问题，新靶标CYP1B1的出现和应用有望为解决该问题提供一定的参考。
[0004]目前，CYP1B1酶作为分子成像靶点在肿瘤诊断中的分子成像研究中应用并不多。在本专利技术之前的研究中，基于α
‑
萘黄酮(ANF，CYP1B1的有效抑制剂)和CYP1B1酶的结合模式，成功合成了多种衍生于ANF的探针及探针前体(ZL201810373475.3，ZL201910731604.6，ZL202111057949.1)。这些探针或探针前体显示出了通过结合CYP1B1而指示体内肿瘤部位的能力。但在引入连接链和荧光基团的过程中，α
‑
萘黄酮衍生物对CYP1B1酶的抑制活性有了大幅度的下降，可能是引入基团的朝向并不是抑制剂进入CYP1B1蛋白活性口袋开放的入
口方向，导致探针与CYP1B1活性口袋的结合受到了一定的影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种靶向CYP1B1酶的近红外荧光小分子探针及其制备和应用。本专利技术通过对ANF与古代哺乳动物CYP1B1酶的单晶结构(PDB ID:6OYU)的研究，发现了活性口袋保持了开放式的状态，以及CYP1B1酶与底物或抑制剂结合时口袋可能的开口方向。基于该思路，本专利技术设计出一种新型的靶向CYP1B1酶的近红外荧光小分子探针，通过对细胞内CYP1B1酶进行近红外体外成像，以及在动物体内显示其表达部位与水平，为肿瘤的早期诊断提供方法，解决现有分子探针特异性不高和目前肿瘤治疗中诊断困难的问题。
[0006]本专利技术的原理是：CYP1B1酶被发现在肿瘤细胞中特异性高表达、在早期癌变细胞中被诱导表达，被认为是肿瘤标志物之一，有作为靶标应用于肿瘤早期诊断的潜力。在前期研究中，基于对CYP1B1具有最强抑制活性的化合物3'
‑
氟
‑
6,7,10
‑
三甲基氧
‑
α
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萘黄酮，在其3位引入取代基，合成了一类近红外荧光探针并成功应用到了肿瘤部位的显像中，但该探针也存在与CYP1B1酶结合能力不足的问题。为了进一步探索结合能力更强的探针，本专利技术基于对α
‑
萘黄酮与古代哺乳动物CYP1B1酶的复合物单晶结构的研究，发现CYP1B1酶的活性口袋保持了开放式的状态，原因可能在于F Helix中氨基酸序列的差异使得CYP1家族酶常见的一个break在此古代哺乳动物CYP1B1酶中并不存在，导致F Helix的刚性更强，更易保持在开放的状态。在保留F原子的前提下，ANF苯环的间位(5'位)或对位(4'位)引入取代基可指向口袋入口方向。因此本专利技术拟在前期研究发现的具有CYP1B1强抑制活性的α
‑
萘黄酮衍生物(CYP1B1 IC
50
＝0.043nM)的4'位或5'位通过易衍生化的羟基、氨基等官能团引入连接链，以便进一步连接上信号基团，获得新型的靶向CYP1B1酶的近红外荧光探针。本专利技术选择了2
‑
4个乙二醇片段(n＝1,2,3)或者全烷基链作为连接链，具有良好组织渗透性的近红外荧光分子Cy5.5作为信号基团，将二者引入至α
‑
萘黄酮衍生物以制备本专利技术所述的分子探针。本专利技术进一步探索获得了结合能力更强的靶向CYP1B1酶的分子探针，促进CYP1B1酶在肿瘤诊断及个体化治疗中的应用。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种靶向CYP1B1酶的近红外荧光探针，其特征在于，包括亲和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
D、在衍生物Ⅲ上引入连接链，生成衍生物ⅣE、衍生物Ⅳ与水溶性Cy5.5
‑
NHS反应，即得所述近红外荧光探针。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤A中，所述化合物
Ⅴ
中P为保护基团；其中，当X＝O，反应在MOMCl存在下进行，P＝MOM；当X＝NH，反应在(Boc)2O存在下进行，P＝Boc。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤B的反应在DMAP和EDC
·
HCl存在下进行。7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤C的反应在t
...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟青青，陈冬梅，邵琦，吴志豪，崔家华，李瑞宁，李绍顺，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：