[发明专利]一种具有细胞内滞留能力的β-半乳糖苷酶荧光探针

说明书

本发明涉及一种β‑半乳糖苷酶荧光探针。所述β‑半乳糖苷酶荧光探针为式I所示化合物、或其在药学可接受的盐。测试表明，本发明提供的β‑半乳糖苷酶荧光探针在细胞中激活后具有较强的滞留能力，并且能够对β‑半乳糖苷酶高表达的细胞进行长时间(12小时)成像。其中，R₁为C₁～C₄的烃基，磺酸基取代的C₁～C₄的烃基或苯基；R₂、R₃和R₄分别独立选自：氢或C₁～C₃烃基中的一种，或R₂与R₃的组合为苯基、R₄为H；R₅为氰基或式II所示基团。

技术领域

本发明涉及一种荧光探针，具体地说，涉及一种β-半乳糖苷酶荧光探针。

背景技术

β-半乳糖苷酶(β-galactosidase)是一种由β-半乳糖苷酶基因(lacZ基因)编码的水解酶，它能够将一分子乳糖水解成一分子葡萄糖和一分子半乳糖，其广泛分布在各种动物，植物，和微生物中。利用其水解乳糖的性质，β-半乳糖苷酶最初主要应用于食品工业中降低乳制品的乳糖含量，对改善乳糖不耐受症具有重要意义。在生物工程领域，β-半乳糖苷酶基因是一种广泛使用的报告基因，通过检测β-半乳糖苷酶的表达情况来研究目的基因的转录控制或者评价转染效率(比如，蓝白斑筛选)。此外，研究表明，β-半乳糖苷酶在衰老细胞和原发性卵巢癌细胞中其活性会明显升高，可以作为一种重要的生物标志物。因此，检测β-半乳糖苷酶活性对生物医学和疾病诊断具有非常重要的意义。

近年来，对β-半乳糖苷酶活性的检测也吸引了大量的研究。最早采用的是比色法检测β-半乳糖苷酶(US.5491069A)，5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-吡喃半乳糖苷(X-gal)与β-半乳糖苷酶反应后会生成蓝色的产物，通过蓝色产物来定性测定β-半乳糖苷酶，该方法的缺陷是灵敏度较低，很难用于定量检测，并且响应速度慢。相比于比色法，荧光法检测具有灵敏度高，能够定量检测，响应速度快，以及操作简便等优点。2005年，Nagano教授报道了一个β-半乳糖苷酶荧光增强型探针(J.Am.Chem.Soc.，2005，127，4888-4894)，该探针在β-半乳糖苷酶催化作用下会产生很强的荧光信号，根据荧光强度可以检测β-半乳糖苷酶，并且实现了细胞中β-半乳糖苷酶的检测。但是，激活后的染料分子很容易被排出细胞，导致荧光信号保真度很差。为了解决细胞中保留时间短的问题，该课题组通过分子结构改造报道了一种新型的荧光探针(J.Am.Chem.Soc.，2011，133，12960-12963)，该探针与β-半乳糖苷酶反应后表现出荧光增强，同时生成产物的净电荷为零，在探针用于细胞成像时有效地避免了染料分子穿过细胞膜发生扩散，增强了细胞中的滞留时间。美中不足的是，这种策略对染料在细胞中保留能力的改善是有限的(大约30分钟)。

因此，在使用荧光探针检测β-半乳糖苷酶课题中，增强染料分子在细胞中的保留时间，特别是对β-半乳糖苷酶的长时间成像仍然是一项巨大的挑战。

发明内容

本发明的发明人广泛及深入的研究，设计、并合成了一种具有细胞内滞留能力的β-半乳糖苷酶荧光探针。测试表明，本发明提供的β-半乳糖苷酶荧光探针在细胞中激活后具有较强的滞留能力，并且能够对β-半乳糖苷酶高表达的细胞进行长时间(12小时)成像。

本发明的一个目的在于，提供一种具有细胞内滞留能力的β-半乳糖苷酶荧光探针。

本发明所述的β-半乳糖苷酶荧光探针为式Ⅰ所示化合物、或其在药学可接受的盐：

式Ⅰ中，R₁为C₁～C₄的烃基，磺酸基(SO₃H)取代的C₁～C₄的烃基或苯基；