基于CXCR4抑制剂AMD的“开关型”荧光探针的合成和光学性质研究文献综述

开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）

一、课题背景

癌症肿瘤细胞与病毒细菌不同，它们是由正常细胞转化而成，我们自身的免疫系统难以识别。并且癌细胞能够无限增殖，且癌细胞表面糖蛋白减少，使其能够快速转移难以控制。癌细胞的这些特点，使其使难以被发现，所以癌细胞的早期诊断就变得格外重要。而CXCR 4，即C-X-C趋化因子受体4，它是G蛋白偶联受体(GPCR)超家族的7个跨膜螺旋蛋白。它只有一种天然存在的内源性配体，称为SDF-1alpha;或CXCL 12。CXCR 4与其天然配体一起，是人体信号系统的核心部分，可引起多种正常的生理反应，如趋化性、细胞存活等。CXCR 4参与着肿瘤的发生、生长和器官特异性转移，在肿瘤学中发挥着重要作用。据报道，至少有23种不同类型的癌症与CXCR 4的表达有关。CXCR 4通过与其配体CXCL 12结合，在癌细胞定位到遥远的部位中起着至关重要的作用。CXCR4在转移中的关键作用使其成为识别更可能转移的原发性肿瘤的重要生物标志物。用单克隆抗体或CXCR 4拮抗剂抑制CXCR 4介导的趋化作用，可显著降低肿瘤的转移潜能，提高生存率。CXCR 4拮抗剂也可用于致敏肿瘤细胞，因为这些拮抗剂可以破坏CXCR 4依赖的肿瘤minus;间质相互作用。在几种癌症模型中，常规化疗和/或放疗联合CXCR 4抑制剂（如AMD 3100）可获得更好的疗效。早期检测CXCR 4受体在肿瘤中的表达可作为判断预后的因素或生物标志物，可用于选择符合CXCR 4拮抗剂Pr治疗条件的患者。随着CXCR 4在多种疾病状态中的作用被证明，它成为开发新的治疗药物和显像剂的目标。

1. 要解决的问题

1.熟悉并掌握基于CXCR4抑制剂AMD的“开关型”荧光探针的合成设计及反应机理。

2.研究并了解基于CXCR4抑制剂AMD的“开关型”荧光探针的光学性质。

1. 可行性分析

通过前人的研究，我们知道在癌症肿瘤细胞中会过表达C-X-C趋化因子受体4(CXCR 4)，并会与CXCR 4的配体CXCL 12产生反应。所以CXCR 4拮抗剂可用于致敏肿瘤细胞，因为这些拮抗剂可以破坏CXCR 4依赖的肿瘤minus;间质相互作用。在几种癌症模型中，常规化疗和/或放疗联合CXCR 4抑制剂（如AMD 3100）可获得更好的疗效。理论上，如果我们选择了AMD3100作为靶向抑制剂，通过AMD3100靶向定位到机体内CXCR 4富集处，也就是理想的肿瘤细胞处，然后在靶向抑制剂末端引出一个Linker，连接一个“开关型”近红外荧光探针，得到CyA-AMD。并且已有文章说明大部分肿瘤细胞中GSH的表达水平会升高，CyA-AMD到达肿瘤细胞处后，结构中的“开关型”近红外荧光探针Cy-Cl会与肿瘤部位的GSH发生取代反应打开开关释放出荧光。从而使会出现CXCR4高表达的至少23种肿瘤细胞被检测到，包括黑色素瘤、骨肉瘤、乳腺癌、前列腺癌、结直肠、嗜卵细胞等以及鼻咽和非小细胞肺癌等，占美国2014年确诊癌症总数的48.8%，这样就实现了肿瘤的早期精准诊疗，并提供癌细胞用于转移的分子成像、辅助诊断、分期和治疗监测的细胞表面的作用。

1. 研究方法和内容

根据肿瘤细胞过表达CXCR4，而选定CXCR4的拮抗剂AMD作为靶向抑制剂，而肿瘤细胞要能够被检测到毫无疑问探针中需要加入荧光基团的结构，靶向抑制剂和荧光基团之间需要有Linker连接。基于此，首先做合成实验，AMD直接购买现成的，荧光基团选择实验室现有的Cy-Cl“开关型”近红外荧光探针，根据文献合成一个Linker，再将三者通过反应连接起来，得到CyA-AMD探针。合成完成之后，就要进行光学性质研究，以验证其在定位到肿瘤细胞后能释放出荧光。已有研究表明，在许多肿瘤细胞如肺癌、乳腺癌、胰腺癌等细胞以及很多泌尿系统上皮细胞起源的肿瘤和肾细胞癌中均发现GSH水平会有所上升。这种升高是因为快速生长的肿瘤细胞对GSH的需求量大大增加了。理论上，我们所用的“开关型”近红外荧光探针会与谷胱甘肽GSH发生取代反应，“开关型”近红外荧光探针上所连接的链和AMD被-GS取代，开关打开，释放出荧光。由此，设计了三个体外检测实验。第一个是氨基酸的选择性实验，配制多组浓度相同氨基酸种类不同的加了CyA-AMD探针的溶液，测量其荧光和紫外，验证是否是GSH的荧光强度和紫外吸收最强，以此来说明CyA-AMD探针到达GSH高表达的肿瘤细胞后会被打开“开关”出现荧光响应。第二个是CyA-AMD探针对GSH的浓度依赖性实验，配制多组不同浓度加了CyA-AMD探针的GSH溶液，检测其荧光和紫外，来确认GSH在什么浓度时与CyA-AMD探针中“开关型”近红外荧光探针结构取代会产生最强的荧光响应，以此来进行后续的验证工作。第三个是CyA-AMD探针对GSH的时间依赖性实验，GSH溶液的浓度确定，在GSH溶液中加入CyA-AMD探针后立马进行荧光和紫外检测，然后每间隔一段固定的时间检测一次，总共检测两小时或以上，因为GSH存在于几乎人体的所有细胞内，所以需要确保CyA-AMD探针到达肿瘤细胞后还具有荧光响应，最好荧光响应还处于较强的状态。

1. 工作计划

2月28日—3月17日：完成文献查阅、开题报告等前期工作。

3月18日—5月10日：完成数据采集于分析工作。

5月11日—5月20日：完成毕业论文的撰写工作。