新型NAD荧光探针研究文献综述

 2022-12-23 16:40:23

开题报告内容:

到目前为止癌症作为高发生率的疾病之一,依然是人类面临的巨大挑战,根据统计,每年有接近430万人被诊断为癌症(429.16万,最底部数据)也就是说,在中国,每分钟就有超过8人被确诊为癌症,另外,癌症也是死亡率非常高的一个病种,我们看到每年有超过280万(281.42万,最底部数据),平均每分钟有5人死于癌症。对细胞内癌症相关物质的快速、有选择性的检测,将有助于在分子水平上更好地控制肿瘤的进展,并有助于在肿瘤学领域形成精确的医学方法。

实现高度选择性和敏感性的癌症相关物质的检测或可视化对于早期癌症诊断,治疗时间和空间的把握是非常宝贵的。尽管这具有重大意义,但仍然是一项具有挑战性的任务。 首先,有必要确定一个稳定可靠的癌症特异性性状,这种特异性性状指的是不能与正常细胞相同。第二,需要开发快速和高度敏感的探针来专门监测这一特性。在实体肿瘤细胞中存在的过度表达的还原酶是肿瘤形成的关键,也是保护这些病变细胞免受药物氧化作用的关键。其中NQO1是一种双电子氧化还原酶,存在于细胞内进行醌类的氧化还原,可以起到醌类的解毒和生物活化(将特定的抗癌的醌类(化疗药物)活化成为强活性的细胞毒性化合物,这种化合物能使DNA烷基化或者迅速产生大量活性氧化物)的作用,使得NQO1与肿瘤的形成、扩大、化疗抗性、病人预后的状况有千丝万缕从的联系。NQO1在癌细胞中过量表达,有文献表明在很多实体肿瘤中的表达要高于正常组织5-200倍。因此,酶NQO1可以作为一种生物标志物。NQO1活化的光学探针可以用于癌细胞成像,这种探针对早期癌症的诊断具有重大意义。

有文献表明NQO1的活性位点是一个灵活多变的疏水口袋,有三个潜在的氢键残基,可以容纳不同大小和形状的NAD(P)H和配体的连续结合,采用多种结合方式进行相互作用。这种高可塑性为NQO1导向的抗肿瘤药物的设计提供了重要的优势,因为它可以耐受不同的大小和不同化学性质的化合物。然而,也因此,醌底物可以结合在一个以上的方向的活性位点,并且不同取代基的类似化合物可以结合在不同的方向。至今,基于NQO1晶体结构的分子建模研究已经应用于基于结构的设计工作,以选择各种抑制剂和底物。近红外探针是体内成像的理想工具,因为这种探针提供了深组织穿透和低背景荧光。

另外在上个世纪中,荧光技术在药理学和生化学的应用有巨大进展,在很多研究领域都有广泛应用,加之NQO1的分子建模研究已经能够应用于底物选择和抑制剂优化,到目前为止,已经成功地开发了一些基于NQO1活性和亲和性的光学探针来检测和细胞成像NQO1。其中,基于NQO1活性的光学探针很有可能被其他类型的醌的氧化还原酶触发,从而导致对检测结果的干扰,从而研发了以亲和性为基础的光学探针,其中有探针对NQO1具有良好的抑制活性,并已成功地应用于肺腺癌A549细胞中的酶标记。此外有文献表明发现了一种新的NQO1的非醌类底物作为有效的、选择性的细胞内ROS发生器,为NQO1过表达耐药NSCLC的治疗开发有前景的新药,可能作为探针的反应部分也可设计新的具有更优选择性探针的进行进一步实验。

癌症的早期发现是成功治疗的关键,可用于精确诊断和癌症治疗。 以NQO1为基础的我们预计,将开发更有效、更敏感和更有针对性的光学探针,以改进癌症检测和治疗。 酶激活探针已成为准确早期癌症检测的一种有前途的工具。目前,已经发表了许多NQO1激活的荧光探针,其中一些可以有效地区分癌细胞和健康细胞。例如,NIR探针(50)实现了NQO1的体外和体内成像,并能够敏感地检测动物模型中的腹膜卵巢癌转移。

本次课题的目的为合成准确评估活的细胞内的hNQO1含量的荧光探针并检测其活性,首先进行的是合成过程,根据现有目标产物设计合成路线,由工艺合成提纯后,进行活性检测以及比较。

参考文献:

[1]Zhang K , Cheng D , Ma K , et al. NAD(P)H:Quinone Oxidoreductase 1 (NQO1) as a Therapeutic and Diagnostic Target in Cancer[J]. Journal of Medicinal Chemistry, 2018:acs.jmedchem.8b00124.

[2]Wu, Xingsen, Li, Xiang, Li, Zhihong,等. Discovery of Non-Quinone Substrates for NAD(P)H: Quinone Oxidoreductase 1 (NQO1) as Effective Intracellular ROS Generators for the Treatment of Drug-Resistant Non-Small Cell Lung Cancer[J]. Journal of Medicinal Chemistry.

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