一种高特异性靶向PTS的分子探针及其制备方法与应用

一种高特异性靶向pts的分子探针及其制备方法与应用
技术领域
1.本发明涉及高分子杂环化合物与核医学显像技术领域，具体涉及一种高特异性靶向pts的分子探针及其制备方法与应用。


背景技术：

2.肿瘤的早期诊断是分子影像学重要研究内容，可以为肿瘤的有效治疗提供有效手段。基于pet显影的肿瘤诊断技术，因其高分辨率、高组织穿透力、低剂量、实时活体显影等特点，已成为肿瘤早期诊断的重要工具。目前根据肿瘤营养需求，基于糖代谢、核酸代谢的pet显影剂均已上市。然而，对于肿瘤的胺代谢，关注较少。研究表明，多胺类化合物包括腐胺、亚精胺和精胺，参与许多细胞生长和生存的基本过程，包括维护蛋白质和核酸合成、核酸纯化及染色质结构的稳定，细胞的分化与凋亡、保护氧化损伤和调节细胞间通信所需的多个离子通道等等。而且与正常细胞相比，包括肝癌、黑色素瘤、结肠癌、肺癌及胶质瘤在内的多种肿瘤细胞中的多胺水平显著升高，因此对多胺进行衍生作为显像剂pet检测体内多胺代谢的异常情况，特别是肿瘤的多胺代谢异常情况具有重要的意义。
3.在生理条件下，细胞内多胺水平受其生物合成、代谢和细胞膜上多胺转运系统(polyamine transport system，pts)的精密调控，以维持细胞周期的正常运转。肿瘤细胞的增殖需要细胞内较高的多胺水平以促进dna复制、蛋白质合成和肿瘤组织血管生成，且肿瘤细胞的快速生长对细胞内多胺含量高度依赖，因而导致细胞膜上pts高表达，pts是一种特殊结构的膜蛋白，肿瘤细胞膜上过高表达的pts可特异性地将外源多胺转运入细胞，以满足肿瘤生长对多胺的旺盛需求。
4.专利cn113277989a公开了一种多胺类pet显像探针，但是该分子探针结构采用多胺结构取代螯合剂甲基上的h，多胺结构位置和数量都有明显限制，使得该探针对于肿瘤细胞环境中对于pts的靶向特异性不高，肿瘤摄取量有限。因此，开发一种对于肿瘤中多胺化合物特异性更高、肿瘤摄取值显著提升的分子探针具有重要意义。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本发明提出了一种高特异性靶向pts的分子探针及其制备方法与应用，其目的是提供一种结构更加多元化，高效特异性选择靶向pts的分子探针，显著提升肿瘤细胞对于分子探针摄取量，大幅提升多胺分子探针对于肿瘤的活体显像效果，提高临床推广应用价值。
6.为了实现上述目的，本发明首先提供了一种高特异性靶向pts的分子探针，其化学结构式如下式1、式2或式3所示：
[0007][0008][0009]
其中x为可配位的放射性核素；
[0010]
其中a1～a3、b1～b4、c1～c5均选自羟基、多胺结构或者支链带有多胺结构中的一种或多种；
[0011]
所述多胺结构的化学结构式如下式4～式6所示：
[0012][0013][0014]
所述式4～式6中n为1～4的整数。
[0015]
作为优选，所述支链带有多胺结构的化学结构式如下式7～式9所示：
[0016][0017]
其中，所述式7～式9中r、r1、r2、r3均为所述多胺结构中的一种。
[0018]
作为优选，所述可配位的放射性核素为
68
ga、
177
lu、
223
ra、
225
ac、
90
y、
89
sr、
64
cu中的一
种。
[0019]
作为优选，所述分子探针为probe1或probe2，其化学结构式分别如式10、式11所示：
[0020][0021]
作为优选，所述probe1和probe2分子探针分别由式12、式13所示的前体化合物为原料制备而来：
[0022]
[0023][0024]
基于一个总的发明构思，本发明还提供了一种高特异性靶向pts的分子探针的制备方法，包括以下步骤：
[0025]
1)向含有前体化合物的ep管中加入0.25m naoac水溶液，混匀；
[0026]
2)前体溶液转移至反应管中，用0.05m hcl将放射性核素淋洗至反应管中，80～90℃的条件下反应5～10min；
[0027]
3)反应体系冷却后使用hplc纯化，流动相为100％去离子水溶液，收集产物放射峰馏分，并过无菌薄膜得到高特异性靶向pts的分子探针。
[0028]
作为优选，所述步骤1)中分子探针前体的浓度为10～30nm。
[0029]
作为优选，所述步骤2)中淋洗放射性同位素至淋洗液放射性活度为30-35mci。
[0030]
基于一个总的发明构思，本发明还提供了一种高特异性靶向pts的分子探针在制备肿瘤靶向的pet显像剂中的应用。
[0031]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0032]
1、本发明提供了一种高特异性靶向pts的分子探针，在羧基上可以分别结合有多胺结构基团，多胺结构含有1～4组重复多胺单元，通过调整多胺结构的结合位置和多胺结构的结合数量，使得该分子探针能更加精准靶向目标pts，使得肿瘤标准摄取量得到显著提升，在动物实验中本发明的分子探针suv值相比于现有分子探针提升一倍以上，应用于动物肿瘤pet显像实验中效果突出，能够更加精准显示出肿瘤的位置和大小，对于肿瘤的早期诊断和治疗具有较高应用价值。
[0033]
2、本发明提供的高特异性靶向pts的分子探针制备方法简便稳定，条件温和，制得的分子探针纯度大于99％，体外稳定性较好，利于临床推广应用。
附图说明
[0034]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]
图1为本发明实施例1中前体化合物probe1的质谱图；
[0036]
图2为本发明实施例2中前体化合物probe2的质谱图；
[0037]
图3为本发明实验例1中probe1分子探针放射化学纯度hplc图；
[0038]
图4为本发明实验例1中probe2分子探针放射化学纯度hplc图；
[0039]
图5为本发明实验例2中probe1分子探针放置5h后的放射化学纯度hplc图；
[0040]
图6为本发明实验例2中probe2分子探针放置5h后的放射化学纯度hplc图；
[0041]
图7为本发明实验例3中probe1分子探针动态显像实验结果图；
[0042]
图8为本发明实验例4中probe1、probe2和常规分子探针对比显像实验结果图。
具体实施方式
[0043]
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0044]
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。
[0045]
若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段；若未特别指明，实施例中所用试剂均为市售。
[0046]
实施例1
[0047]
制备高特异性靶向pts的分子探针probe1
[0048]
1)向含有20μg probe1前体化合物的ep管中加入1ml 0.25m naoac水溶液，混匀，图1为probe1前体化合物的质谱图；
[0049]
2)前体溶液转移至10ml反应管中；
[0050]
3)用4ml 0.05m hcl将
68
ga淋洗至反应管中，放射性活度为30mci；
[0051]
4)在反应管中，90℃的条件下反应10min；
[0052]
5)冷却后体系直接hplc纯化，流动相为100％去离子水溶液；
[0053]
6)收集产物放射峰馏分，并过无菌薄膜得可注射的高特异性靶向pts的分子探针probe1产品溶液。
[0054]
反应式如下所示：
[0055][0056]
实施例2
[0057]
制备高特异性靶向pts的分子探针probe2
[0058]
1)向含有25μg probe2前体化合物的ep管中加入1ml 0.25m naoac水溶液，混匀，图2为probe2前体化合物的质谱图；
[0059]
2)前体溶液转移至10ml反应管中；
[0060]
3)用4ml 0.05m hcl将
68
ga淋洗至反应管中，放射性活度为35mci；
[0061]
4)在反应管中，80℃的条件下反应10min；
[0062]
5)冷却后体系直接hplc纯化，流动相为100％去离子水溶液；
[0063]
6)收集产物放射峰馏分，并过无菌薄膜得可注射的高特异性靶向pts的分子探针probe2产品溶液.
[0064]
实验例1
[0065]
hplc纯度分析
[0066]
对实施例1和实施例2中制得的高特异性靶向pts的分子探针probe1和probe2分别进行放化纯度hplc：流动相a为含0.1％tfa的蒸馏水，流动相b为含0.1％tfa的乙腈，色谱柱为zorbax sb-c18。洗脱方式为梯度洗脱(0-2mim：5％乙腈；3-15min：90％乙腈)。得到的probe1和probe2的hplc结果分别如图3和图4所示，结果显示实施例1和实施例2制得的高特异性靶向pts的分子探针probe1和probe2溶液中均只有唯一放射性峰，表明溶液中probe1和probe2分子探针的放化纯度大于99％，可以适应临床显像需求。
[0067]
实验例2
[0068]
分子探针体外稳定性实验
[0069]
分别取适量实施例1和实施例2制得的probe1和probe2分子探针产品溶液，常温静置5h后进行hplc纯度分析，分析条件为：流动相a为含0.1％tfa的蒸馏水，流动相b为含0.1％tfa的乙腈，色谱柱为zorbax sb-c18。洗脱方式为梯度洗脱(0-2mim：5％乙腈；3-15min：90％乙腈)。得到的probe1和probe2分子探针的的放化纯度hplc结果分别如图5和图6所示。由图5～6的结果显示probe1和probe2分子探针产品溶液中都依然只有唯一放射性峰，与实验例1进行的产品hplc纯度分析图3和图4比较没有明显变化，图5～6结果表明probe1和probe2分子探针的体外稳定性良好。
[0070]
实验例3
[0071]
实施例1制得的probe1分子探针动态显像实验
[0072]
分子探针动物显像具体方法为：
[0073]
1、模型构建:购买20只c57小鼠，随机分为四组，每组10只小鼠，其中一组作为对照组，正常养殖，另外1组作为实验组，构建皮下黑色素瘤b16模型，肿瘤大小为0.8cm左右时作为模型鼠备用。
[0074]
2、分子探针动态显像：模型鼠尾静脉注射实施例1制得的probe1分子探针(0.2-0.3mci)后立即进行60min动态显扫描。扫描结束后重建为6帧(每10min一个时间点)。结果如图7所示，可以发现在10min时即可清晰观察到小鼠的肿瘤位置，说明本发明实施例1制得的probe1分子探针能够快速在肿瘤部分聚集，且对比度高，且在持续较长的时间内可观察到肿瘤细胞的聚集情况，说明探针对肿瘤的靶向性较好。
[0075]
实验例4
[0076]
probe1和probe2分子探针与常规分子探针对比显像
[0077]
常规分子探针按照专利cn113277989a中技术方案制备；
[0078]
分子探针对比显像实验方法：
[0079]
按照实验例3的方法构建小鼠模型，模型小鼠分为两组，其中第一组b16模型鼠尾静脉注射本发明实施例1制得的probe1分子探针(0.1-0.2mci)，第二组b16模型鼠尾静脉注射本发明实施例2制得的probe2分子探针(0.1-0.2mci)，第三组b16模型鼠尾静脉注射常规分子探针对比显像剂，30min后进行模型鼠的pet/ct显像，结果如图8所示，结果表明probe1和probe2分子探针与常规分子探针均在b16肿瘤模型中有特异性摄取，但是本发明提供的
probe1和probe2分子探针分子探针的肿瘤摄取suv值均为7.8
±
1.3，常规分子探针肿瘤摄取suv值3.3
±
1.5，本发明提供的分子探针的肿瘤摄取suv值是常规分子探针suv值的2倍以上，本发明提供的分子探针能更好的被肿瘤摄取，成像效果更加清楚明显，调高肿瘤的临床诊断的准确率，利于肿瘤的早期诊断。
[0080]
以上所述实施例，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。