[发明专利]一种γ-谷氨酰转肽酶的双光子荧光探针及其制备方法和应用有效

专利信息
申请号: 202010343248.3 申请日: 2020-04-27
公开(公告)号: CN113637048B 公开(公告)日: 2023-07-25
发明(设计)人: 霍瑞锦;刘卫敏;吴加胜;汪鹏飞 申请(专利权)人: 中国科学院理化技术研究所
主分类号: C07K5/037 分类号: C07K5/037;C07K1/02;C07C323/62;C07C319/14;C09K11/06;G01N21/64
代理公司: 北京正理专利代理有限公司 11257 代理人: 赵晓丹
地址: 100190 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 谷氨酰转 肽酶 光子 荧光 探针 及其 制备 方法 应用
【说明书】:

发明公开了一种γ‑谷氨酰转肽酶的双光子荧光探针,其特征在于,具有通式(IA)或(IB)所示的结构,是将对γ‑谷氨酰转肽酶GGT特异性反应的靶向基团GSH修饰到简单荧光分子上得到的。该荧光探针在识别GGT的过程中,会形成六元环状化合物,其具有的刚性结构使探针具有双光子效应,与癌细胞中过表达的GGT作用时,光学信号发生显著变化,从而达到了靶向检测区分癌细胞和正常细胞的目的。同时,该双光子荧光具有水溶性好、灵敏度高、反应快速、且具有双光子激发的优势,具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及荧光标记技术领域。更具体地,涉及一种γ-谷氨酰转肽酶的双光子荧光探针及其制备方法和应用。

背景技术

γ-谷氨酰转肽酶(GGT)是一种细胞表面结合酶,可选择性催化谷胱甘肽(GSH)和γ-谷氨酰化合物中的γ-谷酰胺键的裂解,在调节细胞GSH和半胱氨酸稳态中起着重要作用。GGT作为一种在肺癌、宫颈癌、乳腺癌、卵巢癌等多种恶性肿瘤细胞中都过度表达的谷氨酰转肽酶,在肿瘤细胞的增殖、转移与代谢过程中都发挥着重要的生物学功能,可以作为一种重要的癌症诊断生物标志物和治疗靶点。因此,通过检测GGT酶活性,对肿瘤的早期诊断和预测肿瘤的转移程度具有重要意义。

传统检测GGT酶的方法有比色测定法、高效液相色谱(HPLC)和电化学等。其中,比色测定法检测精准度低,HPLC测定虽然具有较高的准确性,但是相对耗时、并且检测费用高;电化学检测对GGT检测具有较高的灵敏度和速度,但其操作相对复杂,并且这些方法都无法对活细胞中的GGT进行实时成像。荧光成像方法基于其具有高灵敏度、快速响应、无损检测和实时空间成像等优点,被认为是GGT检测的理想方法。迄今为止,一些单光子荧光探针已用于GGT活性的检测,但是由于自发荧光、光漂白现象和浅穿透深度的干扰以及短波长激发光对细胞组织的损伤等问题,限制了其在深层组织成像中的实际应用。双光子荧光探针可以将荧光背景最小化,光损伤减少,有更好的三维空间定位和增加的穿透深度。双光子技术在未来光电子集成、生物分子探测、医学诊断等领域具有巨大应用潜力和广阔应用前景。

因此,开发用于检测活细胞和深层组织中GGT的双光子荧光探针具有重要的科学和实际意义。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种γ-谷氨酰转肽酶的双光子荧光探针,该类探针对细胞及血液中的GGT的检测具有高灵敏度和选择性,低细胞毒性和检测限。

本发明的第二个目的在于提供一种γ-谷氨酰转肽酶的双光子荧光探针的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供一种γ-谷氨酰转肽酶的双光子荧光探针的应用。

为达到上述目的,本发明采用下述技术方案:

第一方面,本发明提供一种γ-谷氨酰转肽酶的双光子荧光探针,具有通式(IA)或(IB)所示的结构:

式(IA)和(IB)中,取代基R1-R5各自独立的为-H、-F、-Cl、-Br、-I、氰基、硝基、磺酸基;X为羟基或甘氨酸基。

本发明提供的化合物(IA)和化合物(IB)是由将GGT反应特异性的靶向基团谷胱甘肽(GSH)修饰到简单小分子探针上得到的,在γ-谷酰胺转移酶作用下,发生分子内环化级联反应,形成六元环化合物:

本发明提供的荧光探针与GGT反应后的产物分子上同时具有强吸电子基团和强给电子基团,且环状结构增加了其分子构象的刚性,使其具有双光子特性。

第二方面,本发明提供一种双光子荧光探针的合成方法,包括如下过程:将化合物(IIA)和谷胱甘肽GSH按一定比例溶解于有机溶剂中,室温下搅拌反应0.5小时,加入三乙胺溶液,室温下继续搅拌反应,得到单取代产物(IA)和双取代产物(IB);

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