一种新型阳离子分子探针及其应用

本发明属于生物诊断，涉及一种新型阳离子分子探针及其应用。

背景技术：

1、肿瘤靶向探针广泛应用于手术导航和早期诊断。但是，目前使用的小分子探针存在肿瘤部位选择性差的问题，对正常组织副作用大。多肽，作为天然活性物质，拥有天然的肿瘤靶向性，且具有良好的生物相容性、设计多样性和潜在的自组装能力，可用于构建药物递送系统/纳米探针。相比于小分子探针，基于多肽等生物分子的探针可以实现低副作用、高效的肿瘤靶向治疗和成像。

2、多肽自组装是由无序的单分子通过非共价相互作用(如氢键、疏水相互作用和静电引力)自发形成有序的超分子结构。相比于易被清除的多肽单体，多肽组装体在体内长滞留、提高生物活性方面有优势。通过ph、酶等响应条件，多肽在体内、体外触发自组装，产生胶束、纳米球、纤维等超分子组装体。酶促自组装策略使多肽在酶高表达的部位(肿瘤细胞及肿瘤微环境)形成自组装，通过酶催化基团的设计，可控制多肽的自组装行为，实现高效靶向组装。

3、但是目前对于癌症的特异性靶向分子有待进一步拓展。神经肽y受体(npyr)家族是由四种受体亚型(y1r、y2r、y4r、y5r)组成的多受体家族。npyr亚型的表达因组织而异，其中y1r的表达具有肿瘤选择性，在乳腺癌、脑胶质瘤等肿瘤组织、肿瘤血管和血脑屏障中过度表达，而正常组织器官中的表达较低，其配体可以实现药物的特异性靶向和跨血脑屏障递送，然而目前还没有针对npy受体y1r的药物，部分原因是对受体-配体相互作用的了解不足。

4、在肿瘤细胞靶向策略中，亚细胞器靶向可将药物递送至亚细胞器中，低剂量高效地发挥作用。细胞核是细胞生理行为的调控中心，在癌症治疗中是基因递送、基因干扰药物的作用位点，并表现出热敏感性，是纳米材料相关治疗中最受欢迎的亚细胞靶点，但核孔阈值(约9nm)对进入药物的尺寸有严格的限制，所以有必要得到一种在核递送实现更高效肿瘤诊疗效果的药物/探针物质。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种新型阳离子分子探针，可主动靶向y1r过表达的癌细胞，首先对负电性较高的癌细胞膜进行吸附和扰动破坏，进入细胞后在癌细胞内高表达的碱性磷酸酶响应下发生脱磷酸化反应，发生自组装，形成纳米纤维结构，增强在肿瘤部位的特异性积聚，组装体可进入细胞核，干扰正常核功能、运输治疗剂实现对细胞生理行为的调控。

2、本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种新型阳离子分子探针，探针包括依次连接的阳离子化主动靶向自组装肽段、阳离子增强肽片段和功能基团，其中阳离子增强肽片段含有至少一个精氨酸残基和/或赖氨酸残基。

3、在上述的新型阳离子分子探针中，阳离子增强肽片段包括seq id no.1-5中的至少一种。

4、本发明的一种新型阳离子分子探针对神经肽y受体配体进行阳离子化突变，可对y1r产生主动靶向，并提高细胞内化效率，可以作为靶向分子用于癌症的特异性成像和治疗。阳离子增强肽段为一类短碱性寡肽，增强探针正电性，首先对带负电的癌细胞膜产生扰动破坏并转运进入细胞。经过内体逃逸后，可进入细胞核并积聚。由于细胞核的热敏感性、对细胞生理调控的重要性，针对癌细胞核的特异性靶向可实现更高效的基因/药物递送，干扰正常核功能抑制细胞的迁移、增殖等行为。

5、本发明新型阳离子分子探针对癌细胞膜产生干扰，在癌细胞及癌症外周血管部位，碱性磷酸酶高表达的区域，响应实现去磷酸化反应，去磷酸化后的肽探针可通过分子间氢键、范德华力、π-π堆积作用、静电相互作用中至少一种作用快速形成组装体，实现在肿瘤细胞中的长时间抑制。本发明探针进入细胞核，可用作基因递送、光热、光动力治疗的载体，而且可偶联信号分子进行细胞示踪和肿瘤组织成像，或偶联药物实现光动力治疗或光热治疗或化学药物治疗，包裹质粒等基因编辑物质进行核递送进行基因治疗与编辑。

6、在上述的新型阳离子分子探针中，阳离子化主动靶向自组装肽段为神经肽y类似肽进行阳离子化突变所得，包括seq id no.6-23中的至少一种。

7、在上述的新型阳离子分子探针中，神经肽y类似肽包括seq id no.24-41中的至少一种。

8、在上述的新型阳离子分子探针中，主动靶向自组装肽段中除两端位置外的全部酪氨酸进行磷酸化修饰。

9、在上述的新型阳离子分子探针中，功能基团为成像探针基团。

10、在上述的新型阳离子分子探针中，成像探针基团选自荧光探针、ct探针、核素探针、磁共振成像探针中的至少一种。

11、优选地，所述荧光探针，选自cy3、cy5、cy3.5、cy5.5、cy7、cy7.5、icg、ir-780、ir-783、ir-775、ir-792、ir-808、ir-820、ir-825、ir-1048、ir-1064、fitc、花菁染料系列、氟硼二吡咯系列、酞菁系列、罗丹明衍生物、四苯基乙烯类以及咔唑环类聚集诱导发光(aie)系列及其衍生物中的至少一种；

12、优选地，所述ct探针选自碘帕醇、碘海醇、碘喷托、碘普胺、碘佛醇、碘必乐、碘克沙醇和碘美普尔中的至少一种；

13、优选地，所述核素探针选自18f、99mtc、131i、133xe、32p、3h、109cd、111zn、141ce、153sm、198au中的至少一种；

14、优选地，所述磁共振成像探针选自钆双胺、钆塞酸二钠、钆喷酸葡胺、卡地胺钠、钆特酸葡胺、钆特醇、四氧化三铁中的至少一种。

15、在上述的新型阳离子分子探针中，主动靶向响应型阳离子肽探针对y1r具有亲和性。

16、本发明还提供了一种上述新型阳离子分子探针的制备方法，所述方法包括如下步骤：

17、s1、将神经肽y类似肽进行不同位点阳离子化突变，得到阳离子化主动靶向自组装肽段；

18、s2、将阳离子化主动靶向自组装肽段中除两端外的全部酪氨酸进行磷酸化修饰；

19、s3、以聚氨酯树脂作为底物，在多肽自动合成仪中依次放入磷酸化修饰后的阳离子化主动靶向自组装肽段和阳离子增强肽片段进行反应，得到多肽产物；

20、s4、向所述多肽产物中加入功能基团进行反应得到主动靶向响应型探针。

21、作为优选，步骤s2采用双苄基亚磷酰胺、四氮唑在过氧酸条件下氧化酪氨酸的羟基生成磷酰基完成磷酸化修饰。

22、本发明还提供了一种成像剂，所述成像剂包括上述的新型阳离子分子探针。

23、作为优选，成像剂具有破坏癌细胞膜并进入细胞核产生积聚，对癌细胞产生杀伤的能力。

24、本发明还提供了一种上述新型阳离子分子探针在肿瘤成像药物或治疗药物中的应用，所述肿瘤中神经肽y受体y1r过度表达。

25、作为优选，所述肿瘤包括乳腺癌、脑胶质瘤中的至少一种。

26、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明主动靶向响应型阳离子肽探针对癌细胞膜产生干扰，可主动靶向y1r过表达的癌细胞，在癌细胞内高表达的碱性磷酸酶响应下发生脱磷酸化反应，发生自组装，形成纳米纤维结构，增强在肿瘤部位的特异性积聚。组装形成的结构可以主动进入癌细胞核，干扰正常核功能，实现对癌细胞的杀伤。结合信号分子，基于神经肽y类似肽的主动靶向响应型自组装成像探针由主动靶向自组装肽段、酶响应基团和成像/治疗探针分子依次连接而成。