[发明专利]谷氨酰胺荧光探针及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了具有通式(I)的谷氨酰胺荧光探针及其制备方法和用途。该类探针的结构模块包括：谷氨酰胺、连接链和荧光报告基团。本发明的谷氨酰胺荧光探针可作为工具分子，对细胞内谷氨酰胺通量进行实时监测。更优地，此类结构的荧光探针可显示动物肿瘤模型病灶部位对谷氨酰胺的摄取情况，反映体内肿瘤的分布以及大小，丰富小动物活体成像及人类癌症筛查中对肿瘤的检测手段。

技术领域

本发明涉及化合物技术领域，特别涉及药物化学领域，具体是指谷氨酰胺荧光探针及其制备方法和用途。

背景技术

癌细胞是癌症产生的根源。癌细胞与正常细胞相比，有无限增殖、可转化和易转移等特点。癌细胞需要大量摄取营养物质来满足自身无限增殖的特性。

癌细胞代谢著名的“Warburg效应”指出，癌细胞能够高速消耗葡萄糖。已经开发的用于人体的FDG-PET(葡萄糖放射性示踪剂-正电子发射断层扫描)可根据癌细胞的葡萄糖代谢情况来示踪癌细胞，从而精准定位癌细胞和组织。但是，FDG-PET并不总是能提供较为准确的临床诊断结果。

谷氨酰胺是一种非必需氨基酸，是机体血液循环中含量最高的游离氨基酸。谷氨酰胺的碳可用于氨基酸和脂肪酸的合成，谷氨酰胺的氮可用于嘌呤和嘧啶的合成。血液中高水平的谷氨酰胺为癌细胞提供碳源和氮源，支持癌细胞内的生物合成、能量代谢和稳态平衡，促进肿瘤生长。2021年4月7日，美国范德堡大学医学中心的研究团队在Nature杂志发表了题为Cell-programmed nutrient partitioning in the tumour microenvironment的研究论文指出癌细胞更偏向于摄取谷氨酰胺而非葡萄糖，颠覆了100年来开发和完善的癌症代谢模型以及人们对癌症的基本认知。

目前，癌细胞内谷氨酰胺的检测手段主要包括以下几种：高效液相色谱法、酶联免疫分析法和谷氨酰胺/谷氨酸转换测试法。高效液相色谱法需经过多项样品前处理步骤，样品制备复杂。酶联免疫分析法涉及抗体的使用，实验过程耗时长，对温度的要求高。谷氨酰胺/谷氨酸转换测试法涉及谷氨酰胺酶的使用，对试剂盒的保存及运输要求高。因此，目前没有一项处理简单、成本低廉、易存储、易检测的方法用于癌细胞内谷氨酰胺的检测。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术中的缺失，提供可用于实时监测细胞内谷氨酰胺通量、反映动物肿瘤模型中肿瘤大小以及分布的谷氨酰胺荧光探针及其制备方法和用途。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了谷氨酰胺荧光探针，其主要特点是，具有通式(1)的谷氨酰胺荧光探针，该探针包括谷氨酰胺(Gln)、连接链和荧光报告基团F：

其中，

Gln基团的结构为

Linker的结构为其中n为1～8的整数，或者，Linker不存在；

F为荧光报告基团，结构为

较佳地，所述的谷氨酰胺荧光探针为以下化合物中的一种，

本发明还提供了所述的谷氨酰胺荧光探针的制备方法，包括如下步骤：

Fmoc-Gln(Trt)首先与2-氯三苯甲基氯树脂发生偶联反应，生成Fmoc-Gln(Trt)-2-CTC树脂，反应溶剂为DMF或DCM；脱去Fmoc基团后，树脂与Fmoc-Linker反应，生成Fmoc-Linker-Gln(Trt)-2-CTC树脂，反应溶剂为DMF或DCM；脱去Fmoc基团后，树脂与荧光报告基团反应，反应溶剂为DMF或DCM；最终裂解树脂得到相应的谷氨酰胺荧光探针。

本发明的谷氨酰胺荧光探针可作为工具分子，对细胞内谷氨酰胺通量进行实时监测。更优的，此类结构的荧光探针可显示动物肿瘤模型病灶部位对谷氨酰胺的摄取情况，反映体内肿瘤的分布以及大小，丰富小动物活体成像中对肿瘤的检测手段。