基于多肽骨架的双目标肿瘤荧光探针的设计制备及性质研究

The invasion and progression of the tumor is often associated with many factors. The tracking and collaborative detection of biological indicators and marks in vivo is the basis of tumor diagnosis and treatments. Studies show that the tumor is in an acidic microenvironment. Since the pH changing directly affects the biological activities of enzymes. The abnormal expression of tumor-associated proteases and lowered extracellular pH are important signatures strongly associated with cancer invasion, progression， and metastasis. This project aimed at detection of both tumor-associated enzymes and pH value. We combine high biocompatibility polypeptide skeleton、functional peptides (enzyme substrate peptides, tumor-homing peptides and hydrophilic peptide, etc.) and near-infrared fluorescent dyes based on cyanine to construct a series of polypeptide-based dual-ratiometric target-triggered fluorescent probes for Tumor. These dual-ratiometric probes would synergistically guide the tumor invasion in vivo. To explore the influence of pH on the enzyme in the tumor system and provide more information for the diagnosis and treatment of tumor.

肿瘤的发生与发展往往是与多种因素相关联的，对体内多种生物指标和物质的跟踪和协同检测是肿瘤诊断和治疗的依据。研究表明肿瘤微环境成弱酸性，在生理条件下环境pH值的变化直接影响酶的生物活性。某些酶的异常表达和肿瘤微环境中较低的pH值与肿瘤的浸润、发展和转移都有着密切的联系。因此，本项目旨在针对与肿瘤密切相关的生物酶和pH值这两种检测目标，结合具有良好生物相容性的多肽骨架和功能性多肽（生物酶底物多肽、肿瘤靶向多肽和亲水性多肽等）与菁染料近红外荧光基团，构建能同时识别检测pH值和肿瘤相关生物酶的双目标近红外荧光探针分子。实现探针分子对肿瘤组织中pH值和相关生物酶的原位响应和成像。探索肿瘤体系中pH变化对生物酶活性的影响，为肿瘤的诊断和治疗提供依据。

本项目创新性的构建新型pH值和生物酶双目标肿瘤荧光探针。研究利用探针分子对双目标同时响应的能力，确定在肿瘤细胞中pH变化对生物酶活性的影响。本项目为肿瘤的诊断和治疗提供依据，为肿瘤成像标记探针的设计和开发开辟了一个新思路：.（1）以修饰的2-甲基苯并噻唑和2-甲基吲哚为结构单元分别合成了多种七甲川、三甲川和半菁染料，此类荧光分子具有良好的荧光特性，并合成了可直接响应碱性磷酸酶（ALP）和beta-半乳糖苷酶（GAL）的荧光分子。同时可在分支结构中选择性的引入pH响应基团实现对活体细胞内的pH变化进行响应。.（2）采用固相合成法合成多肽片段，在多肽骨架上通过氨基酸酸侧链的氨基或主链的氨基端和羧基端引入其他基团。利用不同功能的多肽实现对酶（MMPs、Cathepsin B）的响应、肿瘤的靶向和荧光分子的负载等功能。探针可在细胞层面对肿瘤细胞进行标记并对pH和酶的变化进行响应。.（3）通过体外实验确定制备得到的多肽菁染料缀合物荧光探针分子是否能实现对双目标的分别响应。研究在不同浓度、缓冲液体系、温度等条件下荧光探针分子的光谱学性质和发光机理，考察探针分子在体外对不同肿瘤细胞和组织的成像能力，进而使用小鼠肿瘤模型研究探针分子活体成像效果。