胰腺癌靶向性双光子比率型小分子荧光探针的合成及性能研究

Pancreatic cancer is one of the most lethal cancers in the world. The development of detection methods for pancreatic cancer can help us to understand the mechanism of pathogenesis and development, and lay the foundation for the achievement of early diagnosis and prognosis of pancreatic cancer. The aim of this project is to design a series novel low molecular weight two-photon ratiometric fluorescence probes targeting pancreatic cancer by using MUC4 as a target. In the design of molecules structure, we utilize peptide ZP-16, which was screened by our group and can specifically bound with MUC4, as targeting group to modify triarylboron compounds considering their special molecular structure and excellent photophysical properties to construct three fluorescent probes,, who bear multiple targeting groups. Once these probes act with MUC4, their luminescence will be greatly changed to produce ratiometric readout because the restriction of their intramolecular motion and the change of polarity in the microenvironment. The "Multivalent effect" resulting from the multiple targeting groups can greatly improve the selectivity and sensitivity for MUC4 and the mechanism of the restriction of intramolecular motion can greatly improve their photostability. Three probes can be used for further screening experiments to sensitively detect MUC4 by fluorescence signal in vitro, to distinguish pancreatic cancer cells and non-pancreatic cancer cells at the cellular level, for imaging pancreatic cancer tissue in vivo，providing new techniques and methods for early diagnosis and surgical guidance.

胰腺癌是目前致死率最高的癌症之一，发展特异性的可视化成像方法有助于了解其发生和 发展机制，为该疾病的早期诊断及预后评估的实现打下基础。本项目拟利用胰腺癌细胞表面的新型生物标志物MUC4作为靶点，发展胰腺癌靶向性双光子比率小分子型荧光探针。在探针分子结构设计中，利用本研究团队前期筛选的能与MUC4选择性作用的小分子多肽ZP-16作为靶向分子对结构特殊和性质优异的三芳基硼类荧光团进行多位点修饰从而构建三个具有不同数目靶向 基团的双光子探针。当与MUC4作用后，探针分子内的运动受限和微环境极性减小会使探针发光增强且蓝移从而产生比率型信号。多靶向基团产生的“多价效应”能有效提高探针的灵敏度和选择性，分子内运动受限机理能提高探针光稳定性。进一步对三个探针进行筛选，实现在体外灵敏检测MUC4，细胞水平上靶向性成像胰腺癌细胞和活体中靶向性成像胰腺癌组织，为早期诊断和外科手术导航提供新的技术和方法。

本项目的研究主要基于三芳基硼类分子可以被多位点修饰的特点对其进行功能化修饰以实现对包括胰腺癌在内肿瘤的靶向性，构建新型的分子探针。基于本项目的研究我们构建了一系列三芳基硼类分子探针：.（1） 利用cRGD对三芳基硼进行功能化，合成了能选择性成像大脑胶质瘤细胞，体内靶向性成像大脑胶质瘤肿瘤的 “多价”双光子荧光探针，为大脑胶质瘤的早期诊断提供了一种有前景的方法；.（2）利用GSH对三芳基硼进行功能化，发展了一类能选择性对异常高浓度GGT进行检测的 “多价”双光子荧光探针，提出了其两步水解荧光响应的机理，并将其应用于卵巢癌细胞的选择性成像和体内卵巢癌肿瘤靶向性成像，为卵巢癌早期诊断分子探针设计提供了一种新的战略；.（3） 利用Cyclen对三芳基硼进行修饰并于Zn(II)形成络合物，发展了一类能同时成像细胞膜、内质网和核仁的“多价”双光子荧光探针，为亚核结构的同时成像提供了一种新的工具；.（4） 发展了一系列能用于单胺氧化酶的检测的“多价”荧光探针并将其应用于细胞内的单胺氧化酶成像，能促进相关技术的发展；.（5）引入不同基团调控三芳基硼双发射分子ICT和TICT激发态平衡随温度变化的特殊性质，发展了一类能在固体中测量温度的比率型荧光温度计，该温度计在相关领域具有大的应用前景。.（6）利用ZP-16作为靶向基团，发展了新型的胰腺癌靶向性荧光探针，并对其机理进行了探针，验证了ZP-16对胰腺癌细胞表明过表达MUC４的选择性结合能力，为胰腺癌的早期诊断提供了一种新的方法。.　在整个项目的研究过程中深入探讨了“多价探针”在肿瘤靶向方面的应用，探针分子运动受限机理，探针的双光子性质等内容。为进一步将该类分子探针应用于临床及其他方面的转化提供了坚实的理论基础。