新型恶性肿瘤细胞凋亡小分子多胺大环类PET显像剂的研制

抗肿瘤药物诱导肿瘤细胞实现细胞凋亡是肿瘤治疗的主要机制，对细胞凋亡实现快速而准确检测将有助于临床进行恶性肿瘤化放疗敏感性、耐药性和疗效监测评价。本研究在前期对小分子DPA类细胞凋亡PET显像剂研究的基础上，以早期凋亡细胞的磷脂酰丝氨酸(PS)和细胞内游离的Zn2+为靶点，设计、合成核素标记Cyclam类（及其Zn2+结合物）小分子类化合物，通过建立肿瘤细胞和动物细胞凋亡模型，研究其体内外与肿瘤细胞凋亡的作用机制，以及活体内PET显像、药代动力学和代谢特征,并与大分子蛋白质类细胞凋亡显像剂18F-FB-Annexin V进行比较；并对游离Zn2+作为细胞凋亡新的有效标志物的可行性进行评价，进一步认识Zn2+在检测细胞凋亡过程中的作用和细胞凋亡发生的机制。期望研制出可区分坏死细胞和凋亡细胞的新型特异性小分子类PET显像剂，以提高PET技术在恶性肿瘤放化疗的疗效评价及愈后判断中准确性和时效性。

抗肿瘤药物诱导肿瘤细胞实现细胞凋亡是肿瘤治疗的主要机制，对细胞凋亡/死亡实现快速而准确检测将有助于临床进行恶性肿瘤化放疗敏感性、耐药性和疗效监测评价。本研究以早期凋亡细胞的磷脂酰丝氨酸(PS)和细胞内游离的Zn2+为靶点，设计、合成了荧光素和正电子核素标记分子DPA 类和Cyclen 类（及其Zn2+结合物）小分子类化合物。通过使用药物诱导的细胞凋亡模型和多重染色抑制实验，在靶向死亡细胞方面证实了荧光素标记的小分子DPA类化合物（Dansyl-DPA2和Dansyl-DPAZn2）与荧光素标记的Annexin V（FITC-Annexin V）具有相同的细胞结合特性，通过与PI双染色也能够成为一种新的体外检测细胞凋亡荧光探针。同时经过对比Dansyl-DPA2和Dansyl-DPAZn2与模型细胞结合的荧光度，证实Zn离子对于DPA类小分子化合物与死亡细胞结合的重要性。另外，18F-FB-Annexin V和 11C-CycleneZn2体外细胞摄取实验表明，12C-CycleneZn2也能够靶向磷脂酰丝氨酸，11C-CycleneZn2对死亡细胞具有特异性结合作用。使用无菌型炎症和抗肿瘤化疗诱导细胞死亡小鼠模型活体PET显像表明，正电子核素标记的18F-FB-DPAZn2和11C-CycleneZn2具有与18F-FB-Annexin V相类似的显像特性，对于炎症和化疗后的肿瘤均具有明显的放射性积聚，其中18F-FB-DPAZn2和11C-CycleneZn2对于化疗后的肿瘤具有优于18F-FDG的敏感性。此外，18F-FB-DPAZn2和11C-CycleneZn2在正常小鼠体内的生物分布结果显示：这两种小分子探针都具有较快的血清除，主要经过肾脏排出体外，同时都还具有较高的肝和肠道摄取，在显像腹部脏器时具有一定的劣势，有待于对分子分针的进一步结构改造，以改善其在体内药代动力学特性。同时经过对比18F-FB-DPA2和18F-FB-DPAZn2（及11C-Cyclene2和11C-CycleneZn2）在生物分布和肿瘤模型的PET显像结果表明分子结构中的Zn2+对于分子探针在体内的药代动力学特征和肿瘤内的摄取情况都有明显影响，结合细胞实验表明Zn2+对于该类小分子探针与PS的有效结合的必要性。