含蝶呤结构的咔唑荧光探针设计合成及与FR-α亚型靶向作用研究

Folate receptor (FR) mediated targeting delivery is an important approach for tumour recognition and therapy. But due to the different combined points between different FR isoforms and ligands, the efficiency of targeting imaging and therapy is decreased. The special FR isoform mediated tumor targeting study is deemed to be a key research point to increase the target capbility of recognition and therapy. The study on the crystal structure of folic acid/FRa complex showed that pterin is the absolute requirement group for their accurate pocket interreaction. Based on this and our preliminary work of carbazole dye probe, we conbine the absolute requirement group pterin and carbazole to design a new fluorescent probe targeted to FR-α. The interreaction between the targeting fluorescent probe and the FR-α isoform of cancer cells will be studied by fluorescence convert microscope, laser confocal microscope, flow cytometry, computational simulation and other means. It is of great significance for designing detection method of tumour maker using protein with physiological function as target. It will also be laid scientific foundation not only for increasing the efficiency of targeting recognition and detection, but also for the exploiting of early diagnose technique.

叶酸受体（FR）介导的靶向投递是肿瘤靶向识别和靶向治疗的重要途径。不同亚型FR存在着与配体结合位点的差异，造成FR介导的肿瘤成像和治疗的靶向性降低，针对特定受体亚型进行的靶向研究被认为是提高肿瘤靶向识别与治疗的关键技术和热点研究问题。对叶酸/ FR-α复合物晶体结构研究表明叶酸与FR-α具有结合口袋关系及精确作用位点，叶酸结构中的蝶呤环是结合的必要基团。基于此，结合课题组前期对咔唑荧光染料探针的研究，本申请拟将靶向基团与荧光探针合为一体，将蝶呤直接引入咔唑荧光染料分子的共轭结构设计中，构建FR-α靶向荧光探针；利用荧光倒置显微镜、共聚焦显微镜、流式细胞仪及计算模拟等手段研究与FR-α高表达的肿瘤细胞标记行为，认知靶向探针与FR-α的作用特征，这对于针对具有生理功能的蛋白靶点设计肿瘤标记物的检测研究具有重要的科学意义，并可为提高肿瘤靶向识别与检测效率、开发早期诊断技术等重要应用积淀科学基础。

选用核酸标记荧光染料探针的结构片段苯并噻唑、吡啶、吲哚、苯并吲哚等作为结构基础，保留菁染料优势的基础上，制备了多个荧光染料探针，研究了荧光发射光谱、紫外-可见吸收光谱、稳定性、pH敏感性等性能、构效关系和发光机理计算机模拟等；利用荧光滴定实验、核磁滴定实验、圆二色谱、G4/血红素过氧化物酶活性实验等手段研究了探针与DNA的作用关系，特别是其中4种荧光探针（9E PBIC，咔唑TO，9-E PBQC和XDS-2）分别对c-myc G4 DNA、bcl - 2345 DNA、ds26DNA和EAD G4 DNA具有较强的作用关系，可以作为快速、高选择性和高灵敏度的靶向开-关荧光探针，对生物体内肿瘤早期识别、诊断与治疗等方面具有巨大的潜在应用价值。将咔唑引入荧光探针结构中，将蝶呤引入荧光探针结构中，尝试多种合成路线合成中间体、优化合成及纯化过程，设计合成了2个具有大Stokes位移的新型蝶呤咔唑桥基荧光探针，但是由于合成过程中，反应的复杂性、杂环和官能团的多变性、蝶呤环的不稳定性等，导致中间体杂环衍生物及蝶呤衍生物产率低、反应复杂，合成及分离过程困难，中间及产物不稳定，导致后继合成得到的产物非常少。利用荧光倒置显微镜、共聚焦显微镜、流式细胞仪及计算模拟等手段初步研究了探针与肿瘤细胞的作用关系，为后继靶向荧光探针设计应用提供研究基础。发表了SCI收录研究论文8篇，获得授权发明专利6项，培养研究生6名。