[发明专利]适用于对细胞在体内进行荧光和PET成像示踪的探针系统和制备方法

说明书

本发明提供一种适用于对细胞在体内进行示踪的产品系统，所述系统至少包括独立存在的预标签分子和示踪分子，所述预标签分子用于在体外对细胞进行预标记，所述示踪分子用于在体内与所述细胞上的预标签分子结合。通过本发明，可促进解决干细胞和CART细胞等细胞的体内示踪问题，进而克服现有技术中无法对细胞体内分布实现实时高灵敏且可定量分析等问题。

技术领域

本发明涉及体内示踪成像探针及影像技术领域，具体涉及一种适用于对细胞在体内进行荧光和PET成像示踪的探针系统和制备方法。

背景技术

细胞治疗是指利用具有特定功能的细胞的特性，采用工程方法获取或通过体外扩增、特殊培养处理后，使这些细胞具有增强免疫、杀死病原体和肿瘤细胞、促进组织器官再生和机体康复等治疗功效，从而达到治疗疾病的目的。细胞治疗有着良好疗效，个体化、个性化的独特优势，为治疗一些难治性疾病提供了一种新的选择，如干细胞治疗和细胞免疫治疗(CAR-T)。这些功能细胞在回输体内后的分布决定了它们的治疗效果，但目前还缺乏无创、系统、灵敏、可定量的检测技术用于这些细胞体内分布的实时检测。故亟需寻找一种合适的细胞标记方法和影像技术用于研究细胞在体内的分布示踪。

细胞标记分为细胞内标记和细胞表面标记，胞内标记一方面指可利用细胞内特异性酶剪切标记物使标记物产生荧光实现细胞标记，另一方面指可利用细胞的胞吞作用摄取纳米颗粒对细胞进行标记；细胞表面标记有共价标记与非共价标记之分，共价标记多利用细胞表面游离的巯基或羧基等基团进行化学反应达到标记效果，以及利用叠氮糖经细胞代谢为细胞表面叠氮唾液酸标记细胞。非共价细胞标记多指利用静电作用和亲水疏水作用标记细胞。胞内标记具有标记简便的优点但存在着胞内内环境引入异物影响细胞原有功能作用的潜在风险；细胞表面标记中共价标记的标记稳定性尤为突出，能较长时间的保持细胞标记物的稳定，实现细胞在体内分布的长时间监控，该方法存在的缺点是细胞表面共价连结标记物存在破环细胞表面识别结合功能的隐患；细胞表面非共价标记利用静电作用和亲水疏水引入标记物的标记方法简单，标记稳定性较弱，但通过调节亲水疏水链长度可提高标记稳定性。

分子影像技术可以监测细胞在体内的分布，实时反映被标记细胞时间空间上的分布，可以进一步的了解细胞在动物体内的相关生物学过程，可对同一研究体实施长时间的监控成像，减少个体差异的影响。常见的光学成像是利用荧光标记对细胞进行示踪，标记方法简单易得，但存在体内荧光染料降解、淬灭，生物组织自发荧光以及只能对被标记物进行定性分析不能定量分析等问题。核素成像是利用放射性元素衰变过程中形成的伽马光子被探测器采集而成像，如正电子发光计算机断层扫描(PET)不仅具有荧光成像的优点还具有很强的穿透性且能对标记物进行定量分析。但目前PET成像中常用的核素如18F还存在半衰期短，不能进行长时间成像及长半衰期的131I等核素会造成放射性伤害的缺点；故急需发展一种可高灵敏度且可实时监控细胞体内分布的定量影像技术。

生物正交反应是指在不影响生物本身生化反应的前提下，可在细胞或组织中高效发生的化学反应。生物正交反应包含两个模块，称为生物正交反应对，其中尤以反式环辛烯与四嗪最为常用，是理想的正交生物反应对，具有无需催化剂、反应效率高的优点。利用生物正交反应，可以实现预标签细胞与成像探针的分离制备，可在不同时间点注射探针观测预标签细胞在体内的分布，从而克服半衰期短的18F探针不能长时间成像的局限性，避免了探针对预示踪细胞的生物学活性和体内分布的影响，并克服成像基团在体内掉落或淬灭衰变等对检测灵敏度的影响和对检测时间的限制，为功能细胞体内分布的定量可视化分析提供可能。