[发明专利]一种癌细胞组织诊断的脂滴靶向和生物硫醇敏感的荧光探针及制备和应用

说明书

本发明涉及一种癌细胞组织诊断的脂滴靶向和生物硫醇敏感的荧光探针及制备和应用，该荧光探针的具体结构式如下：该荧光探针对生物硫醇荧光信号具有超快的响应时间(Cys/Hcy/GSH为60s，Na₂S为240s)，同时展现出显著的LDs靶向能力，已应用于活细胞LDs内的生物硫醇选择性成像；更重要的是，该探针可用于区分癌细胞/组织与正常细胞/组织，还可用于癌症患者手术标本的诊断。

技术领域

本发明属于有机荧光探针领域，具体涉及一种癌细胞组织诊断的脂滴靶向和生物硫醇敏感的荧光探针及制备和应用。

背景技术

癌症作为一种绝症，已成为最紧迫的公共卫生问题之一。尽管每天新增癌症病例和死亡人数的统计数字令人生畏，但如果在早期得到及时诊断和治疗，大约30％的癌症患者是可以挽救的。目前基于基因组学和蛋白质组学的研究，已经发现了许多肿瘤标记物，它们确实大大提高了诊断水平。然而，由于癌细胞的遗传或表型异质性，通常不可能使用现有的标记物来诊断大范围的癌症。因此，迫切需要开发良好的肿瘤标记物来有效地区分各种癌细胞与正常细胞。

脂滴(Lipid droplets,LDs)是一种以中性脂肪为核心，由单层磷脂膜及外周蛋白包被的细胞器，存在于细菌到人类几乎所有的细胞中。LDs在许多重要的生理过程中发挥作用，如维持细胞能量稳态、防止脂肪毒性和细胞凋亡。LDs功能障碍和相关机制通常与多种疾病有关，包括代谢性疾病(如肥胖、糖尿病和动脉粥样硬化)和心脑血管疾病等。最近的研究表明，LDs的特殊结构或微环境变化与癌症的发生密切相关。例如，癌细胞中的LDs数量高于正常细胞，因为癌细胞需要LDs积累所提供的过量的能量。此外，有研究发现，与正常细胞中的LDs相比，由于癌细胞内的特异性脂质代谢变化，癌细胞中存在的LDs极性较低。因此，大量低极性LDs的存在已被报道为癌症诊断和治疗的潜在标志物。而且，越来越多的研究表明，一些肿瘤特异性的微环境，包括细胞外pH的降低，细胞内(尤其是线粒体内)谷胱甘肽(GSH)、活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)和粘度水平的升高，可被视为有效的肿瘤标志物，而与肿瘤类型无关。然而，最近报道的LDs靶向探针大多集中于监测LDs的动态运动或极性变化，而仅有有限的研究涉及LDs中的活性硫物质的检测，如二氧化硫(SO₂)衍生物、硫化氢(H₂S)和半胱氨酸(Cys)。更重要的是，LDs中生物硫醇水平(即，半胱氨酸(Cys)、同型半胱氨酸(Hcy)、谷胱甘肽(GSH)和硫化氢(H₂S))和肿瘤的联系尚未见报道。因此，开发一种LDs靶向和生物硫醇敏感型的探针，用于癌细胞/组织的诊断成为一大难题。

发明内容

本发明首次构建了一种LDs靶向和生物硫醇敏感的荧光探针BDTA-RSS，该荧光探针含有一个苯并噻唑基衍生物作为荧光团，以及一个2,4-二硝基苯磺酰基(DNBS)作为生物硫醇的敏感基团，其对生物硫醇荧光信号具有超快的响应时间(Cys/Hcy/GSH为60s，Na₂S为240s)，同时展现出显著的LDs靶向能力，已应用于活细胞LDs内的生物硫醇选择性成像；更重要的是，该探针可用于区分癌细胞/组织与正常细胞/组织，还可用于癌症患者手术标本的诊断。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种癌细胞组织诊断的脂滴靶向和生物硫醇敏感的荧光探针，该荧光探针的具体结构式如下：

作为本发明的优选，该荧光探针对Cys、Hcy、GSH、Na₂S均具有较高的选择性。

本发明还提供上述的癌细胞组织诊断的脂滴靶向和生物硫醇敏感的荧光探针的制备方法，该方法合成途径简洁，操作简单，具体包括以下步骤：

步骤S1、以4-(二乙氨基)水杨醛和2,4-二硝基苯磺酰氯为反应原料在常温常压下反应；其中，4-(二乙氨基)水杨醛与2,4-二硝基苯磺酰氯的物质的量之比为1～2：1.1～50；