一种成像探针及制备和在细胞内淀粉样变蛋白成像中应用

本发明涉及活细胞内淀粉样蛋白的原位成像。具体地说明是一种用于细胞内淀粉样变蛋白的成像探针及制备和应用。

背景技术：

1、蛋白质稳态调控网络：其包含分子伴侣、折叠酶和降解机制。在压力(热休克、渗透、氧化、重金属、毒素、衰老等)下，蛋白质稳态网络能力趋于下降，促进细胞聚集体在这些疾病中的沉积，从而导致各种疾病。当蛋白质稳态出现问题时，蛋白质会发生错误折叠及聚集，其过程有：正确折叠态的蛋白在压力的作用下成为错误折叠态、可溶聚集态、不可溶聚集态，蛋白质发生聚集时，会导致各种蛋白构型的疾病的发生。例如渐冻人症、阿尔兹海默症、淀粉样变、癌症等，其中阿尔茨海默病受到了广泛的关注。由于缺乏可靠的工具来研究活细胞中的tau蛋白聚集，因而进展缓慢。与ad中的aβ不同，考虑到在其他tau蛋白病变中的潜在适用性，基于tau蛋白的成像探针的开发至关重要。单分子荧光已被用于探索细胞内和细胞外环境中不溶tau聚集体的迁移和形成。跟踪tau蛋白纤维化对于使用特定的小分子或基于肽的抑制剂停止聚集至关重要。迫切需要一种可以密切监测蛋白质聚集体形成的敏感染料。为了监测nft的病理生理学，荧光探针是理想的工具，因为它具有高灵敏度、非侵入性和高时间分辨率。非侵入性早期检测不溶性tau沉积物将极大地帮助治愈神经退行性疾病。硫黄素s(ths)和姜黄素是最广泛使用的体外tau聚集传感器，它们的荧光强度在与β-折叠聚集体(例如淀粉样蛋白斑块或tau缠结)结合后会增加。然而，研究表明，ths和姜黄素不具有细胞渗透性，因此无法检测活细胞中的tau聚集体。最近，已经开发了一些pet/spect探针，例如thk化合物、pbb3和av1451用于tau蛋白病的临床诊断。这些诊断探针在体内pet成像中显示出比淀粉样蛋白更高的tau选择性。虽然这些探针目前正在进行临床测试，但迄今为止还没有关于它们在活细胞成像中的适用性的报告。

2、鉴于蛋白质聚集与众多神经退行性疾病的关系，对受激蛋白质组的可视化研究具有特别的意义。相比之下，传统的tau选择性探针ths、姜黄素和pbb3不具有细胞渗透性。开发选择性地、非共价地与错误折叠和聚集的蛋白质组结合的荧光探针，对细胞内淀粉样蛋白的可视化研究具有重要意义，可用于活细胞内淀粉样蛋白的成像研究。作为检测tau的活细胞成像探针，将有助于tau病理学研究和抗tau聚集体药物的发现。

技术实现思路

1、根据本技术的一个方面，提供一种化合物i，该化合物i是一类能够靶向结合细胞内淀粉样蛋白的分子。该类分子在蛋白质错误折叠、变性并聚集时，可靶向结合淀粉样蛋白。该荧光分子的上述性质可用于活细胞内淀粉样蛋白的原位成像。该发明的分子通过靶向识别淀粉样蛋白，可用于活细胞内淀粉样蛋白的原位成像。

2、根据本技术的一方面，提供了一种化合物i，所述化合物i选自具有式i所示化学式的化合物中的至少一种；

3、

4、式i中，r1选自甲基、乙基、丙基、异丙基、叔丁基和氢中的至少一种；

5、选自二甲氨基、二乙氨基、哌啶基、久洛尼定基、吗啉基、哌嗪基中的至少一种；

6、在本发明的上述取代基的结构式中，波浪线表示在这个地方与骨架(母核)相连。

7、根据本技术的另一方面，还提供了一种上述化合物i的制备方法，至少包括如下步骤：

8、(1)向化合物ii中加入化合物iii、金属催化剂、配体、碱和溶剂i，加热条件下反应，得到中间体i；

9、所述化合物ii选自具有式ii所示化学式的化合物：

10、

11、所述化合物iii选自具有式iii所示化学式的化合物中的至少一种：

12、

13、其中，式iii代表二甲氨基、二乙氨基、哌啶基、久洛尼定基、吗啉、哌嗪中的至少一种；

14、可选地，所述金属催化剂选自醋酸钯、二苯基膦二茂铁二氯化钯、四三苯基膦钯、二氯二三苯基膦钯中的一种；

15、可选地，所述配体binap(1,1'-联萘-2,2'-双二苯膦)、dpephos(双(2-二苯基磷苯基)醚)、xantphos(4,5-双二苯基膦-9,9-二甲基氧杂蒽)、dtbpf(1,1'-双(二叔丁基膦)二茂铁)、(r)-(+)-segphos((r)-(+)-5,5-双(二苯基膦)-4,4-二-1,3-胡椒环)中的一种；

16、可选地，所述碱性物质选自叔丁醇钾、叔丁醇钠、叔丁醇锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠中的一种；

17、可选地，在所述步骤(1)中，所述化合物ii和金属催化剂、碱、配体性物质的摩尔比为1:0.05～0.1；1.1～1.5；0.1～0.15；

18、可选地，所述溶剂i选自甲苯、二甲苯、1,4-二氧六环、n,n-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、乙腈中的一种；

19、可选地，在所述步骤(1)中，反应的条件为：温度为80～130℃；时间为12～30h。

20、可选地，在所述步骤(1)中，所述化合物ii和化合物iii的摩尔比为1：1～2。

21、(2)向中间产物i中加入化合物iv、路易斯酸、和溶剂ii，反应后，淬灭，萃取，柱色谱分离，得到目标产物；

22、所述化合物iv选自具有式iv所示化学式的化合物中的至少一种：

23、

24、可选地，r1选自甲基、乙基、丙基、异丙基、叔丁基和氢中的至少一种；

25、可选地，所述路易斯酸选氯化锌、四氯化钛、三氯化铝、氯化铁、三氟化硼中的一种；

26、可选地，在所述步骤(2)中，所述中间产物i和路易斯酸的摩尔比为1:0.1～2。

27、可选地，所述溶剂ii选自甲苯、二甲苯、1,4-二氧六环、n,n-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、乙腈中的一种；

28、可选地，在所述步骤(2)中，反应的条件为：温度为80～130℃；时间为12～24h。

29、可选地，在所述步骤(2)中，所述中间产物i和化合物iv的摩尔比为1:1.0～2.0。

30、根据本技术的另一方面，还提一种探针用于细胞内淀粉样蛋白原位成像的应用，所述探针含有上述的化合物。

31、所述探针用于细胞外观察与监测tau蛋白质聚集过程

32、所述探针用于细胞外观察与监测不同突变型tau蛋白质聚集过程

33、所述探针用于细胞内视化tau蛋白质聚集

34、作为检测tau的活细胞成像探针，将有助于tau病理学研究和抗tau聚集体药物的发现。这表明其在寻找治疗方法以对抗致病的蛋白质组压力方面具有潜在的应用。

35、本技术的有益效果包括但不限于：

36、(1)本发明提供的探针可以体外检测淀粉样变蛋白聚集过程；

37、(2)本发明提供的探针可以实现细胞内淀粉样蛋白的原位成像；

38、本发明以一类能够靶向结合聚集态蛋白质探针分子，被设计作为细胞可渗透荧光传感器来可视化，选择性地靶向和区分蛋白质的错误折叠和聚集状态，并报告聚集的tau蛋白质组的位置和形态。对于成像，本发明通过调节探针的荧光环境敏感性来监测聚集过程。该类分子的荧光成像性质使其可实现现有方法无法完成的多种生物医学的重要应用场景。因此，拟保护基于此类分子开发的多种靶向淀粉样蛋白的探针及其应用场景。

技术特征：

1.一种成像探针，其选自具有式i所示化学式的化合物中的至少一种或二种以上；

2.一种权利要求1所述探针的制备方法，包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述探针的制备方法，其特征在于：

4.根据权利要求2或3所述探针的制备方法，其特征在于：

5.根据权利要求2所述探针的制备方法，其特征在于：

6.根据权利要求2或5所述探针的制备方法，其特征在于：

7.一种权利要求1所述探针在细胞内淀粉样变蛋白成像中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：

9.根据权利要求7或8所述的应用，其特征在于：

10.根据权利要求7或8或9所述的应用，其特征在于：采用400-550纳米激光处激发，并在450-700纳米处收集荧光发射强度来测量荧光强度。

技术总结
本发明涉及活细胞内淀粉样蛋白的原位成像。具体地说是一种成像探针及制备和在细胞内淀粉样变蛋白成像中应用。成像探针，其选自具有式I所示化学式的化合物中的至少一种或二种以上；该类分子的荧光成像性质使其可实现现有方法无法完成的多种生物医学的重要应用场景。因此，拟保护基于此类分子开发的多种靶向淀粉样蛋白的探针及其应用场景。

技术研发人员：刘宇,王志铭,夏秋璇,申迪
受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23