[发明专利]近红外荧光探针及其在检测谷胱甘肽硫转移酶中的应用

说明书

本发明涉及一类在谷胱甘肽硫转移酶存在下荧光强度发生明显增强的近红外荧光探针。所述的荧光探针的结构为其中R₁、R₂、R₅、R₆、R₇为H、烷基、芳基或含杂原子的取代基，R₃、R₄为O或N原子。本发明提供了一种可用于近红外激发且发出近红外荧光来检测谷胱甘肽硫转移酶的荧光探针。本发明在具有近红外吸收和发光性能的荧光母体上引入优化后的硝基苯结构作为与谷胱甘肽硫转移酶识别及反应的活性中心，利用反应物与产物的荧光强度差别，实现近红外荧光检测谷胱甘肽硫转移酶，同时由于发出的荧光也属于近红外波段，故穿透性和信噪比得到增强而增加了其实用性。

技术领域：

本发明涉及荧光探针领域，具体涉及一类近红外荧光探针及其在检测谷胱甘肽硫转移酶中的应用。

背景技术：

谷胱甘肽硫转移酶(GST)是多功能蛋白，其中最主要的一项功能就是作为II期解毒酶广泛存在于原核生物及真核生物中。它主要分为三大类型，即胞浆型、线粒体型和微粒体型，其中胞浆型GST包括多种同工酶。人体中的胞浆型GST有七种——α，μ，π，σ，θ，ζ，ω——而其中α、μ、π是最重要的三种，即GSTA、GSTM、GSTP。GST能催化谷胱甘肽(GSH)对外源性物质和内源性亲电体的亲核加成反应，生成的加合物随后会通过谷胱甘肽复合物转运蛋白被排出体外，从而达到解毒的效果。GST在很多癌细胞中会过表达，与化疗过程中癌细胞对药物的抗性密切相关。因此，发展能够监测哺乳动物肿瘤细胞中GST同工酶含量的高灵敏性探针是十分必要的。

荧光探针技术是有效检测GST的手段之一，因为该技术相对来说技术性要求并不高，易于实用化，而且检测灵敏度高。一个具有应用前景的荧光探针应具有作用前后荧光变化明显、对目标分子响应快、选择性好、合成简单等优点。Tetsuo Nagano等人公开了一种用于检测GST的荧光探针DNAT-Me(结构见图1，Tetsuo Nagano et al.，J.Am.Chem.Soc.,2008,130,14533)，该探针经GST催化与GSH加合后因为对光致电子转移效应(PeT)的抑制而使得荧光增强，从而能检测到GST的存在,但是该探针检测机制涉及的荧光性能严重依赖于环境的pH,从而在一定程度上限制了它的应用。于是后来Yuuta Fujikawa等人针对这一问题又继续开发了对pH不敏感的荧光探针3,4-DNADCF(结构见图1，Yuuta Fujikawa et al.，Chem.Commun.,2015,51,11459)。不过，上述两种探针都只对P亚型GST有特异性响应，而在实际应用中有时需要对各种同工酶具有广谱性响应的荧光探针。因而Ralf Morgenstern等人公开了一种用于检测各种GST同工酶的近红外荧光探针DNs-CV(结构见图1，RalfMorgenstern et al.，J.Am.Chem.Soc.,2011,133,14109)，然而该探针在没有GST的催化作用下依然能与GSH发生一定程度的非酶促反应而产生较大的背景噪音。

我们最近研发了一类以萘酰亚胺为荧光母体的双光子荧光探针，然而，虽然这种荧光探针已然具备较高的灵敏度和信噪比，但其在检测过程中产生的荧光不属于近红外波段，因而导致其生物穿透性不理想，难以用于活体成像，因此，开发高灵敏度和信噪比、兼具近红外激发和近红外荧光的、可用于生物体外水环境及生物样品如活体肿瘤中各种GST同工酶检测的荧光探针具有重要意义。

发明内容：

本发明就是针对上述问题，提供了一种可用于近红外荧光检测生物体外水环境及生物样品如活体肿瘤中的各种GST同工酶的荧光探针，此探针可以在生理条件下经GST催化而被GSH加合，所得产物荧光强度相对于原探针显著增强，而且探针与GSH加合产物所发出的荧光属于近红外波段，因而具有较强的生物穿透性。

本发明采用如下技术方案：在具有近红外吸收和发光性能的荧光母体上引入优化后的硝基苯结构作为与谷胱甘肽硫转移酶识别及反应的活性中心，利用反应物与产物的荧光强度差别，实现近红外荧光检测谷胱甘肽硫转移酶。所述荧光探针的通式为：