[发明专利]小分子荧光探针及其在染色体分析和细胞遗传学中的应用

说明书

本发明公开了一种小分子荧光探针及其在染色体分析和细胞遗传学中的应用，本发明可以用作染色体图像分割的通用工具，用于识别区分重叠、聚集或接触的染色体；作为定位着丝粒位置的参考标记，用于同源染色体的分类、不同形态的染色体的区分、染色体臂长估计，与核型分析配合使用用于染色体缺失、多倍体、与荧光原位杂交(FISH)配合使用，用于指定基因的定位和染色体异常的判断。该发明为辅助染色体分析提供了一种快速、可靠的方法，在常规临床实践中有很大的潜力。

技术领域

本发明涉及属于生物化学和化学生物学检测领域，具体涉及小分子荧光探针及其在染色体分析和细胞遗传学中的应用。

背景技术

染色体是真核细胞遗传信息(基因)的主要载体，也是有丝分裂的基础。染色体通常由五个部分组成，分别是核小体(染色质的基本结构单位，由DNA和组蛋白构成)，染色体支架，着丝粒(链接一对姐妹染色单体)，端粒和染色体外框(chromosome periphery，又称鞘，染色体外膜，染色体外围等)。前者四个区域已经得到广泛的研究，它们在保护染色体结构和维持细胞有丝分裂中发挥重要的作用。然而，研究者对第五种结构-染色体外框(CP)-仍然知之甚少。

虽然早在一个世纪以前，在电子显微镜下覆盖有丝分裂染色体表面的类鞘结构被发现(即染色体外框)，但是直到最近这个复杂的类鞘结构才逐渐被了解，它的主要组成成分是蛋白质(CPP)。染色体外框被认为是在细胞分裂过程中保护染色体不受亚细胞物质侵害的一种绝缘体或屏障。研究表明，它作为核和核仁成分的载体，将复制的染色体平均分配给子细胞。此外，染色体外框也被认为与细胞分裂事件有关，包括姐妹染色单体的聚合、着丝点-微管的附着、纺锤体装置的装配和染色体分离等。然而，由于电子显微镜成本高、操作复杂、样品预处理繁琐等缺点，关于染色体外框研究取得的进展很少。

目前，免疫荧光或融合绿色荧光蛋白的异位表达基因等技术被大量用于研究某些特定的染色体边框蛋白，如Ki-67、Ku70/80复合物或Bcl2。尽管如此，特定CPP的免疫标记可能忽略了CP的整体结构及其整体功能。因此，开发一种简单、快速、高效的技术来研究染色体外缘在染色体有丝分裂动力学中的积极作用是非常必要的。

近几十年来，染色体分析技术的发展推动了人类基因组在遗传水平上的研究。染色体分析有利于产前诊断和染色体异常筛查的开展。同时，染色体分析也在监测用于治疗的体外培养干细胞的染色体稳定性方面发挥重要作用。染色体组分型(核型分析)和荧光原位杂交(FISH)是两种标准的、应用广泛的细胞遗传学技术。然而，目前还没有一种可视化整个染色体边界的方法，这导致了很多局限性。例如，染色体重叠、接触甚至聚集会阻碍g带和端粒的观察。此外，没有快速、直接的方法来观察和确定着丝粒区域，这将使染色体的识别和基因位点的定位变得困难。在形态学上，将染色体边界可视化可以克服这些障碍，为染色体分析提供极大的方便。因此发展染色体外框的快速染色方法对于帮助染色体分析具有非常大的帮助，可以为产前诊断，染色体异常筛查和体外培养干细胞的染色体稳定性监测提供非常强大的工具。

发明内容

本发明的目的是开发用于染色体标记和成像的荧光探针，并将其用于染色体图像分割的通用工具，可以识别重叠、聚类或接触的染色体；作为定位着丝粒位置的参考标记，用于同源染色体的分类、不同形态的染色体的区分、染色体臂长估计，与荧光原位杂交(FISH)配合使用用于指定基因的定位和染色体异常的判断。本发明为辅助染色体分析提供了一种快速、可靠的方法，在常规临床实践中有很大的潜力，可以用于产前基因筛查或监测干细胞体外培养的染色体稳定性。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种小分子荧光探针，其分子结构为：

或者