基于体内点击化学的放射性乏氧显像剂研究

Hypoxic tissue exists in most of the solid tumors， and it decreases the efficacy of radiotherapy and chemotherapy in the treatment of tumor. The Tc-99m-labeled hypoxia imaging agents have been developed to measure the hypoxic tissue, and they consist of the bioreducible group-nitroimidazoles and the organic ligand and the radionuclide technetium-99m, such as BMS181321 and BRU59-21. But, the bioevaluation of these hypoxia imaging agents is unsatisfied since the huge volume of organic ligand and technetium-99m decreases the efficacy of the bioreducible group. Recently, research has focused increasingly on in vivo click chemistry in the field of medicinal chemistry and chemical biology. In this program, the application of in vivo click chemistry in radiolabeled hypoxia imaging agents will be studied: synthesis and pretargeting of small hypoxia-targeting molecule containing the azide group, then administration of radiolabeled probe, finally in vivo click reaction and imaging of hypoxia. In a word, in vivo click chemistry provides the new method and idea to develop the novel radiolabeled hypoxia imaging agents, and it is possible to gain the successful and satisfied hypoxia imaging agent.

几乎所有的实体瘤中都有乏氧组织的存在，这使得肿瘤对放疗、化疗无效。以往报道的Tc-99m标记的乏氧显像剂都是将生物还原基团- - 硝基咪唑等和有机配体偶联，再与放射性核素Tc-99m配位，形成一个体积庞大的分子探针，如BMS181321、BRU59-21等。这种体积庞大的放射性核素及有机配体对生物还原基团具有很大的影响，这也是目前乏氧显像剂生物评价效果不佳的主要原因。最近，体内点击化学在国际药物化学、化学生物学领域已经表现出很好的发展态势和其他方法所不具备的优势。在本项目中，我们将体内点击化学应用于放射性乏氧显像剂研究：合成只含有叠氮基的小分子乏氧靶向分子，首先完成乏氧靶向基团在体内的预着靶，然后再注射含有放射性核素的探针进行寻靶，发生体内点击反应，最后完成乏氧组织显像。该方法的应用为发展新型的放射性乏氧显像剂提供了新颖的方法和思路，有可能获得性能优良的乏氧显像剂。

几乎所有的实体瘤中都有乏氧组织的存在，这使得肿瘤对放疗、化疗无效。以往报道的Tc-99m标记的乏氧显像剂都是一个体积庞大的分子探针，这是目前乏氧显像剂生物评价效果不佳的主要原因。基于环辛炔和叠氮基团的生物正交反应——无铜点击化学(Strain-Promoted Cycloaddition of Alkyne-Azide, SPAAC)在硝基咪唑类乏氧显像剂的肿瘤乏氧预着靶策略中的应用，可以避免上述不利影响。.(1)合成了三个硝基咪唑叠氮化合物(2NIM-Az、2NIM-DEG-Az、2NIM-TEG-Az)，作为肿瘤乏氧靶向药物。经过八步反应制得偶联MAMA配体的氮杂双苯并环辛炔(AM)，用于对叠氮基团的再寻靶。同时在体外制备了点击产物MAMA-triazole-2NIM、MAMA-triazole-DEG-2NIM、MAMA-triazole- TEG-2NIM。.(2)采用条件更简单、温和的方法标记AM和点击产物，制得99mTc-AM和99mTc-triazole-2NIM、99mTc-triazole-DEG-2NIM、99mTc-triazole-TEG-2NIM，标记率和放化纯度均大于95%，自身稳定性良好，具有脂溶性。.(3)测定2NIM-Az、2NIM-DEG-Az、2NIM-TEG-Az分别与AM的体外点击反应速率常数，分别为：0.70 M-1s-1、0.98 M-1s-1、1.15 M-1s-1，随着叠氮基团向外延伸，反应速率逐渐增大。.(4)通过放射性标记化合物在荷肉瘤小鼠体内的动物分布实验，以99mTc-AM和99mTc-triazole-2NIM分别作为空白和常规乏氧显像剂对照，对基于体内无铜点击反应的预着靶策略进行生物评价。其中，99mTc-AM与硝基咪唑叠氮化合物2NIM-DEG-Az在体内点击间隔5 h时的肿瘤摄取以及瘤血比和瘤肉比最佳。.结论：与传统硝基咪唑乏氧显像剂相比，连有小分子叠氮基团的2-硝基咪唑由于不再受到各种庞大配体和核素等的影响，生物还原活性和乏氧选择性受到一定程度的保护。对比分析对照组和预着靶组的生物分布结果中的肿瘤摄取以及瘤血比和瘤肉比，预着靶组在肿瘤/非肿瘤组织摄取比上具有很好改善。因此，将SPAAC反应用于硝基咪唑类乏氧显像剂的肿瘤乏氧靶向研究具有一定的优势和应用前景。