[发明专利]单糖类似物及包含其的分子探针和该分子探针的应用

说明书

本发明提供了单糖类似物及包含其的分子探针和该分子探针的应用。本发明所提供的单糖类似物能够通过细胞内糖代谢而被植入细胞膜糖蛋白中，并实现对于细胞的原位标记，而且无需金属催化剂即能够与指示剂分子染料通过点击反应进行键和，实现对于细胞的标记和追踪显示。同时，本发明中新型单糖类似物(BCN‑单糖)及Tz修饰的新型近红外染料的合成方法简便，结构稳定，为实现细胞原位标记功能提供一种新方法，也为进一步细胞进入体内进行活体示踪的应用提供一定的研究基础和应用前景。

技术领域

本发明涉及细胞检测领域，具体而言，涉及单糖类似物及包含其的分子探针和该分子探针的应用。

背景技术

为实现纳米探针对肿瘤的特异性，需要在其表面定向连接生物靶向分子(如核酸、蛋白和具有特定生物功能的小分子等)。由于生物活性分子结构的复杂性，纳米颗粒表面生物分子的定向固定难以实现，因而往往会影响所构建的生物探针的活性和特异性。

生物正交反应(Bioorthogonal reaction)是指一类可以在活体细胞中进行的化学反应。这类反应可以在生物体内的生理条件下发生，不会与体内同时发生的其他生化反应互相干扰，也不会对生物体和目标生物分子产生损伤。要完成对活体内肿瘤细胞的标记，首先需要将可参与特异反应的前导性功能基团引入肿瘤细胞表面，然后与带有互补反应基团的标记物进行生物正交反应，最后利用不同标记物特征(荧光或免疫印迹)去检测肿瘤的发生及发展机制。能够发生生物正交反应的这两个反应基团相互之间具有高度的反应活性，同时在生理环境下对周围其它的反应基团是惰性的，迄今为止只有少数的几个反应可以满足这些条件并被应用在生物医学研究中，其中包括由Bertozzi等人发展的StaudingerLigation，由Sharpless等人开发的一价铜离子催化的叠氮与炔基的环加成反应(Azide-Alkyne Cycloaddition，AAC)，以及由Bertozzi等人进一步发展的不用铜催化叠氮与炔基的环加成反应(Cu-free Strain-promoted Azide-Alkyne Cycloaddition，SPAAC)以及反应速率相对于前者提高了10³倍的四嗪及八元环辛炔之间的环加成化学反应。这些反应也是我们通常所说的“点击”化学反应。将“点击”化学反应引入到肿瘤的标记及示踪将会大大提高靶标分子对肿瘤的特异性结合力和亲合力，同时增加所构建的生物探针的活性和特异性。

点击化学，也译作链接化学、速配接合组合式化学、动态组合化学，是由2001年诺贝尔化学奖获得者美国化学家Sharpless首次提出。主旨是通过小单元的拼接，来快速可靠地完成形形色色分子的化学合成。目前点击化学的发展极为迅速，涉及到了各个领域，特别是在功能聚合物、表面修饰、生物大分子、DNAs，生物与化学传感器等方面取得了瞩目的成就。

点击化学反应主要有4种类型:环加成反应，亲核开环反应，非醇醛的羰基化学以及碳碳多键的加成反应。其中最具代表的是铜催化的叠氮-炔基Husigen[3+3]环加成反应。但是该反应大部分需要铜催化，在生物体内的应用有所限制，2008年，Bertozzi等使用有机叠氮化合物与环炔为底物，无催化剂和室温条件下进行环加成反应，但是二者结合所需时间较长，因而易在体内被清除而影响其结合的效率。同年，Fox等人报道了以四嗪和烯烃为反应物的[4+2]Diels-Alder环加成反应，该反应没有金属催化的快速生物耦合反应，且产物只生成N₂，避免了铜催化对细胞素的影响。同时该反应可以通过选择不同的结构的烯烃使反应时间在几秒内完成，是一种快速、高产、适用范围广并且具有生物功能的反应。

目前无铜催化的click反应已经广泛的应用于生物体内及体外的各项研究中。生物体内的代谢过程是维持其生命的一系列有序的化学反应，对代谢过程的研究影响着生物体的生长、繁殖以及结构的保持和对外界环境做出的响应。当生物体从外界获取特殊标记的小分子后，这些物质就会进入生物体内在相应的代谢途径中生成相应的复杂化合物，人们通过对标记物的监测来达到对代谢体的追踪。