[发明专利]一种高对比度区分癌细胞/组织的方法及荧光探针的制备

说明书

本发明提供了一种高对比度区分癌细胞/组织的方法及高活性氧化物（hROS）荧光探针的制备，探针结构式如下：，其中R为‑CH₃、‑CH₂CH₃、‑CH(CH₃)₂或‑Ph。本发明利用β‑Lap选择性诱发癌细胞内ROS扩增的策略，再结合本发明合成的荧光探针PSiR3实现肿瘤细胞/组织的高对比度荧光诊断。癌细胞与正常细胞的平均荧光密度比例为15，癌组织与正常组织的平均荧光密度比例为24，远超出了临床可接受的阈值2.0。重要的是，考虑到炎性细胞本身就具有较高的本底ROS水平，利于本发明提出的PSiR3和PSiR3/β‑Lap双重组合策略还可以对肿瘤组织和炎症组织进行区分。

技术领域

本发明涉及荧光探针领域，具体涉及一种高对比度区分癌细胞/组织的方法及荧光探针的制备。

背景技术

肿瘤细胞的快速增殖是一个极其耗能的过程，肿瘤细胞主要以糖酵解方式提供能量，这种产能方式一方面为肿瘤的快速生长提供了大量能量，同时也为癌细胞造成了一个特殊的微环境，如缺氧、细胞内外pH值降低、活性硫(RSS)和活性氧(ROS)水平升高、极性降低等，因此癌细胞特殊的微环境为广谱型肿瘤荧光诊断试剂的设计提供了一个新思路。然而，由于癌细胞和正常细胞的pH和RSS差异不大，开发能精确区分这种差异的肿瘤诊断试剂有较大的难度，因此报道的实例并不多见。相反，癌细胞内本底的活性氧化物(ROS)浓度大约是正常细胞的10倍，因此，利用癌细胞比正常细胞过量表达ROS的特点，可以对癌细胞/组织与正常细胞/组织进行区分，且具有广谱性。

醌氧化还原酶(NQO1)是体内一种重要的Ⅱ相反应酶，主要存在于胞浆和细胞核中，在电子供体NAD(P)H存在下，可以催化醌类物质发生还原反应，继而在氧气的氧化下生成自由基等氧化产物。研究表明，NQO1在多种实体瘤组织中过表达，包括非小细胞肺癌、胰腺癌、乳腺癌、肝癌、胃癌、肾癌、结肠癌、卵巢癌和头颈癌等，其表达水平比正常细胞/组织高5-200倍，因此被认为是治疗多种肿瘤的潜在分子靶标。β-拉帕醌是一种天然的萘醌类化合物，具有独特的醌结构，可以在NQO1的催化下，通过氧化还原循环反应，快速产生大量的活性氧化物(ROS)，导致氧化应激，诱导NQO1+的癌细胞程序性坏死。由于异常旺盛的代谢速度，癌细胞内本底的ROS浓度大约是正常细胞的10倍，利用ROS含量的差异，可以实现对二者的区分。尽管如此，活性氧在癌细胞内的含量仍然较低，导致迄今报道的基于细胞内本底的活性氧含量来区分癌细胞和正常细胞的探针对二者的区分度并不明显。受上述研究的启发，我们推测，由于癌细胞/组织NQO1的表达量远大于正常细胞，若用β-拉帕醌处理后，癌细胞/组织产生的ROS的含量将进一步提升。利用该特点，再结合一个对ROS敏感的荧光探针，就可以实现对癌细胞/组织与正常细胞/组织的高对比度区分。

发明内容

基于此，本发明提出了一种基于β-拉帕醌特异性诱发癌细胞中ROS扩增的策略实现癌细胞/组织的高对比度荧光诊断的方法，该方法基于β-lapachone(β-Lap)在癌细胞中过量表达的 NQO1酶的催化下，选择性的放大肿瘤细胞内的ROS水平，再结合本发明开发的高活性氧( hROS)荧光探针PSiR3，从而实现肿瘤细胞/组织的高对比度荧光区分。本发明可以实现对癌细胞、老鼠肿瘤组织和病人肿瘤组织的高对比度诊断。此外，利用本发明提出的PSiR3和 PSiR3/β-Lap双重组合方式，还可以实现对肿瘤细胞/组织和炎性细胞/组织的区分。

实现本发明的技术方案是：

一种高对比度区分癌细胞/组织的方法，通过用β-拉帕醌(β-Lap)特异性诱发癌细胞过量表达ROS，并结合荧光探针PSiR1-4，实现对癌细胞/组织的高对比度成像，荧光探针PSiR1-4 结构式如下：

利用荧光探针PSiR3/β-Lap组合实现癌细胞/组织和正常细胞/组织的区分，癌细胞与正常细胞的平均荧光密度比例为15，癌组织与正常组织的平均荧光密度比例为24。

所述的荧光探针的制备方法，步骤如下：