基于亮氨酸氨基肽酶的新型生物化学传感器

Leucine aminopeptidase(LAP) is an important cancer-related biomarker, which shows a significant overexpressed in malignant tumor cells, such as liver cancer. Thus, developing fluorescent probes focus on LAP holds great potential for cancer diagnosis, treatment and management. In this project, we intend to design and synthesize water-soluble, long wavelength, ratio fluorescent probes based-on S→N conversion mechanism, and hope to realize the detection of LAP in ratiometric model. Furthermore, we design a prodrug which could be triggered by LAP and release an anticancer drug to kill cancer cells, paving the way for cancer chemotherapy. We hope these work could provide an important reference for LAP related disease research.

亮氨酸氨基肽酶（LAP）是生物体内一种重要的癌症相关生物标记物（biomarker），其在肝癌等恶性肿瘤细胞中呈现出显著的过表达，因此，发展对肿瘤细胞中LAP进行跟踪监测的生物化学传感器，将在癌症等相关疾病的早期诊断和后期指导治疗方面具有重要的潜在应用价值。本项目基于亮氨酸氨基肽酶的催化反应特点，拟利用S→N转换机制，设计合成水溶性好、长波长、比值式的荧光探针，以其作为底物与亮氨酸氨基肽酶作用，实现对LAP的近红外比值式检测；然后，在此基础上，设计合成抗癌前药分子，以肿瘤部位过表达的亮氨酸氨基肽酶作为触发引信，触发抗癌前药分子释放出可以杀死肿瘤细胞的抗癌药物，达到癌症化疗的目的，从而为相关癌症的治疗提供新思路。期望通过上述工作，为亮氨酸氨基肽酶相关疾病的研究提供参考。

亮氨酸氨基肽酶（LAP）是生物体内重要的癌症相关生物标志物（biomarker），本项目通过构建一系列的荧光生物化学传感器，采用荧光分析等方法，结合生物成像等技术，分别在生物体外、细胞层次和活体层面，对生物样品中LAP的分布与活性等问题进行了细致的研究。首先，基于LAP的催化反应特点，通过将亮氨酸残基或二肽（半胱氨酸亮氨酸：Cys-Leu）嫁接于荧光染料上作为识别基团，构建了多种新型荧光分子探针；特别是，通过引入S→N转换机制，并进一步精细调节探针分子内的电子效应，首次成功构建了一种典型的近红外比值型荧光探针。然后，通过构建的荧光分子探针，结合激光共聚焦显微镜，利用2维（2D）、2.5维（2.5D）和3维（3D）成像技术，从多个维度和角度全面研究了LAP在正常细胞、癌细胞和斑马鱼等生物样品中的分布与活性等问题。其次，基于LAP在相关肿瘤细胞中含量丰富的特点，首次构建了一种基于LAP触发的抗癌前药分子，并研究和评估了前药分子对正常细胞和癌细胞的选择性杀伤效果，证实了该前药分子的有效性，取得了较好的实验结果。再次，由于LAP相关肿瘤细胞中同时也存在其它活性分子的过表达情况，我们通过构建相关荧光生物化学传感器也开展了部分研究工作，希望通过对肿瘤细胞中多个客体的研究，推动LAP相关疾病的精准监测。最后，通过上述研究工作，不仅为生物体内LAP的监测提供了一些新的工具，也为LAP相关疾病的诊疗提供了新的思路参考，有利于推动LAP相关研究的进一步发展。