[发明专利]一种靶向高尔基体pH响应的双光子诊疗前药及其制备

说明书

本发明公开了一种靶向高尔基体pH响应的双光子诊疗前药及其制备方法，所述的诊疗前药化合物结构如式Ⅰ所示。该前药分子在肿瘤细胞因跨膜蛋白165缺乏而导致高尔基体酸化的情况下，通过异常变化的pH敏感地触发裂解反应，不仅激活荧光基团在细胞成像中生成双光子荧光，还释放了活性阿霉素用于癌症治疗。优势在于，pH激活的前药为体内癌症诊断和靶向高尔基体抗癌化疗提供了新的平台，成功应用于体内追踪药物的释放以及异种移植肿瘤小鼠模型的治疗。

技术领域

本发明涉及一种肿瘤细胞器中异常微环境激活的荧光诊断化学治疗前药化合物，更具体地说是一种基于靶向高尔基体被pH激活后释放抗癌药物阿霉素的前药分子，同时进行双光子荧光成像配合肿瘤诊断和治疗的前药化合物及制备，属于药物分析化学领域。

背景技术

过去的研究表明，癌细胞的能量代谢与正常组织明显不同，无论氧气供应是否充足，多数癌细胞都保持着较高的糖酵解速率，催化了二氧化碳和水向碳酸的可逆转化，并从细胞膜中扩散出来，导致H⁺在癌症微环境中积聚。同时，癌细胞的细胞外pH值比正常细胞低，这种差异性为癌症的选择性治疗提供了基础。根据这种pH值的差异，可以开发对pH敏感的前药来靶向癌细胞，从而增加组织部位的药物浓度，从而提高药物功效。高尔基体的pH稳态影响着许多不同的生理过程，研究表明，肿瘤细胞中跨膜蛋白165（TMEM165）的缺乏会通过干扰高尔基体的pH稳态而导致高尔基体糖基化异常。由于缺乏用于实时监测高尔基体pH的有效工具，因此仍然缺乏证明TMEM165参与高尔基体中H⁺转运的证据。

利用药物抑制肿瘤生长的化学疗法，是癌症的主要治疗方式。然而，由于较低的生物利用率和无法特异性的在肿瘤中积累等缺点，常规化学疗法常常造成治疗效率低和毒副作用大的情况。因此，新型癌症化疗的关键性挑战在于增强对肿瘤细胞的选择性并提高治疗效果。解决上述问题的策略之一是使用分子前药，其具有调节药物释放的能力，可以被独特的肿瘤微环境低pH选择性激活。前药通常对正常细胞无毒，并通过特异性激活在肿瘤细胞中具有高毒性。这种方法的另一个好处是，前药可以与荧光报告基因（主要是荧光染料）结合使用，以实现靶向肿瘤的荧光诊断和实时监测前药的活化。目前已经开发了几种基于荧光纳米粒子的pH响应前药系统，以通过Foster共振能量转移（FRET）监测细胞内阿霉素（Dox）的释放。但是，由于对连接长度和刚性的严格要求以及对荧光团的正确匹配，FRET方法几乎不能应用于单分子前药系统中以直接监测药物释放，因此我们选择ICT机理进行单分子前药系统的构建。

本发明公开了一种靶向高尔基体pH响应的双光子诊疗前药及其制备方法。该前药分子将靶向高尔基体的L-半胱氨酸基团，抗癌药物阿霉素（DOX），与双光子荧光团结合，在肿瘤细胞因跨膜蛋白165缺乏而导致高尔基体酸化的情况下，异常变化的pH敏感地触发裂解反应，不仅激活荧光基团在细胞成像中生成双光子荧光，还释放了活性阿霉素用于癌症治疗。优势在于，pH激活的前药为体内癌症诊断和靶向高尔基体抗癌化疗提供了新的平台，成功应用于体内追踪药物的释放以及异种移植肿瘤小鼠模型的治疗。

发明内容

本发明要解决的技术问题：一是提供一种靶向高尔基体pH响应的双光子诊疗前药及其制备方法，所述前药化合物具有对癌症同时进行双光子荧光成像诊断和释放药物治疗的优点。二是提供一种荧光诊断试剂对高尔基体pH进行有效，准确和原位的测量。三是提供一种前药化合物，具有pH激活后进行高效药物释放的优点。四是提供一种在异种移植肿瘤小鼠模型中进行体内追踪药物释放并治疗的应用。

为了解决上述技术问题，采取的技术方案如下：

本发明提供一种靶向高尔基体pH响应的双光子诊疗前药，具有如下分子结构式：

化合物NGD

本发明还提供一种靶向高尔基体pH响应的双光子诊疗前药的制备方法，步骤包括：