靶向間充質干細胞的多肽分子影像探針、其制備方法及由該探針標記的間充質干細胞的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及醫(yī)學影像領域，特別涉及靶向間充質干細胞的多肽分子影像探針，所 述的多肽分子影像探針能夠增強磁共振加權成像對比度。
【背景技術】
[0002] 干細胞是一類具有自我更新能力和多向分化潛能的細胞群體，它們可以通過對稱 性分裂維持自身細胞群的數量，也可以進一步分化成為不同的組織細胞，從而構成機體各 種復雜的組織和器官。自我更新和分化是干細胞的兩個主要特征。干細胞再生醫(yī)療的基本 思路是通過誘導移植體內的干細胞定向分化，實現(xiàn)對受損組織和器官的再生修復。在干細 胞研究中，實時跟蹤干細胞移植體內后的存活、迀移和歸巢、定向分化等生理行為，對干細 胞進行準確的組織生物學分布示蹤，并區(qū)分內外源干細胞、自我更新產生的干細胞及分化 產生的功能細胞，從而深入認識干細胞在體內的迀移、繁殖、分化與分裂等生理過程，無論 對干細胞生物學基礎研究，還是在臨床上進行療效觀察和功能恢復的評估，都具有非常重 要的意義。
[0003] 磁共振影像是研究干細胞體內維持與分化過程的重要技術手段，對人們認識干細 胞在體內的迀移、繁殖、分化與分裂等過程具有不可替代的作用。磁共振影像技術是一項在 現(xiàn)代醫(yī)學、生命科學和材料科學中得到了廣泛應用的無創(chuàng)傷檢測技術，已有30多年的發(fā)展 和應用歷史，帶來了巨大的社會和經濟效益。特別是在臨床診斷和生物醫(yī)學基礎研究等領 域中，磁共振影像技術是最有潛力的非損傷活體影像技術，它是研究生物組織或活體的形 態(tài)、生理、病理以及功能的必不可少的影像學工具。
[0004] 磁共振影像是基于不同生物組織中水質子的自旋磁矩在均勻磁場中有序排列過 程形成的磁矩受到特定的微波激發(fā)后，其縱向弛豫時間0\)或橫向弛豫時間（T 2)可能存在 差異，導致回波的信號強度不同在影像中形成的對比度差異實現(xiàn)對生物體的細胞、組織和 器官的結構和功能成像。當不同組織的影像對比度接近時，還可以通過引入造影劑來改變 特定組織如腫瘤組織中的水質子的馳豫時間，實現(xiàn)對該特定組織的成像，因此，磁共振造影 劑是磁共振影像技術研究和應用的一個重要領域。
[0005] 磁共振造影劑按照其功能可以分為?\造影劑和Τ 2造影劑兩類。Τ 1造影劑以Gd絡 合物為代表，主要通過顯著改變水質子的縱向弛豫時間從而改變!\加權成像的對比度實現(xiàn) 造影功能，Gd絡合物造影劑通常在?\加權像下產生亮信號。T i造影劑在臨床醫(yī)學中已經 得到了廣泛的應用，目前臨床應用的Gd絡合物造影劑可以分為兩類：一類是有環(huán)狀結構的 D0TA及其衍生物，一類是無環(huán)結構的DTPA及其衍生物。這兩類小分子造影劑由于化學結構 明確穩(wěn)定，可以通過化學方法精確控制與靶向分子偶聯(lián)的過程和結果，因此作為分子影像 探針具有很高的可靠性。但是，Gd絡合物造影劑面臨的一個關鍵問題是其弛豫率遠低于T 2 型造影劑超順磁氧化鐵納米粒子的弛豫率，如商業(yè)化小分子造影劑Gd-DTPA和Gd-DOTA的 縱向弛豫率^一般在3-5mM S \而商業(yè)化超順磁氧化鐵納米造影劑的橫向弛豫率r2-般 高出1-2個數量級（100~200^^ 4。因此，為了獲得足夠的組織對比度，需要較大的劑 量，導致對金屬Gd離子在體內可能帶來的安全問題的關切。
[0006] 分子影像探針是現(xiàn)代生物影像技術發(fā)展的一個重要領域，該技術的核心是具有細 胞靶向功能的不同種類和大小的分子探針，包括蛋白、抗體、多肽、化學小分子等。其中，靶 向多肽分子近年來越來越引起人們的重視，特別是在腫瘤的靶向診斷和治療研究中得到了 廣泛深入的研究?？贵w蛋白分子量大，需要連接多個造影劑粒子或分子才能獲得足夠的影 像對比度，這往往又影響它們與受體的結合效率，而多肽分子結構簡單明確，與造影劑粒子 或分子偶聯(lián)后不會影響其與細胞結合的能力。

【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種靶向間充質干細胞的多肽分子影像探針，所述多肽分 子影像探針能夠增強！\和1~ 2磁共振加權成像對比度，該分子探針包括：靶向間充質干細胞 的多肽分子和造影單元，所述造影單元是金屬Gd絡合物。
[0008] 在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，所述多肽分子為由20個以下的氨基 酸所組成的直鏈或環(huán)形結構，其中每個氨基酸相互獨立地為D型或L型，優(yōu)選 Glu-Pro-Leu-Gln-Leu-Lys-Met (EM7)或 Cys (二硫鍵）-Ser-Thr-Asn-Pro-Lys-Val-Leu-Cy s (二硫鍵）（CC9)。
[0009] 在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，所述造影單元選自Gd-DOTA，Gd-HP-D03A， Gd-D03A-butrol，Gd-DTPA-BMA，Gd-DTPA，Gd-DTPA-BMEA，Gd-BOPTA，Gd-EOB-DTPA 或其組合。
[0010] 在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，每個所述的多肽分子直接或通過樹枝狀分子、 樹枝狀分子結構單元優(yōu)選賴氨酸與所述的Gd絡合物結合。
[0011] 在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中每個所述的多肽分子通過樹枝狀分子與所述的 Gd絡合物1或2或3或4個結合。
[0012] 在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中所述的多肽分子與樹枝狀分子之間嵌入有間隔 子，所述的樹枝狀分子與Gd絡合物之間嵌入有連接子。
[0013] 在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，所述的間隔子和連接子選自直鏈狀的氨基酸， 優(yōu)選NH 2 (CH2) pC00H，NH2 (CH2CH20) qCH2C00H，其中p是0~12的整數，q是0~4的整數。當 P = 〇時，代表沒有間隔子或連接子。
[0014] 在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，每個所述的多肽分子通過其碳端或氮端與樹枝 狀分子連接；所述Gd絡合物通過其羧基或氨基與樹枝狀分子連接，所述羧基選自乙?；?、 丙?；蚨□；?，所述氨基選自乙胺基、丙胺基或丁胺基。
[0015] 本發(fā)明還提供一種靶向間充質干細胞的多肽分子影像探針的合成方法，其特征在 于：使用交叉保護脫保護策略的固相合成方法依次合成帶有或不帶有間隔子的靶向間充質 干細胞的多肽分子、帶有或不帶有間隔子或連接子的樹枝狀分子、和帶有或不帶有間隔子 的造影單元，連接革E向間充質干細胞的多肽分子和造影單元。
[0016] 在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，靶向間充質干細胞的多肽分子影像探針的合成 方法，其特征在于：將所述的靶向間充質干細胞的多肽分子、造影單元和/或樹枝狀分子中 的一個單元的羧基轉化成活潑酯與另一單元的氨基、巰基或羥基進行偶聯(lián)；或者通過點擊 化學（click chemistry)連接多肽分子和造影單元。
[0017] 本發(fā)明還提供一種間充質干細胞，其特征在于：所述的間充質干細胞被靶向該細 胞的多肽分子影像探針所標記。
[0018] 在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，利用所述的多肽分子影像探針引入間充質干細 胞中的Gd濃度低于5X 109Gd/細胞時，磁共振?\加權成像對比度得以增強；利用所述的多 肽分子影像探針引入間充質干細胞中的Gd濃度高于5 X 109Gd/細胞時，磁共振1~2加權成像 對比度得以增強。
[0019] 本發(fā)明提供了一種靶向間充質干細胞的多肽分子影像探針，該多肽探針對間充質 干細胞具有高度的親和力和靶向特異性，能對間充質干細胞精準定位。本發(fā)明創(chuàng)新地將靶 向間充質干細胞的多肽探針與造影單元進行偶聯(lián)，發(fā)現(xiàn)能夠顯著增強磁共振加權成像對比 度。更重要的是本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，間充質干細胞中的Gd濃度低于5X 109Gd/細胞時，磁共振?\ 加權成像對比度得以增強；Gd濃度高于5Χ 109Gd/細胞時，磁共振Τ2加權成像對比度得以 增強，一種造影劑在兩個濃度即可完成!\和Τ 2加權成像，而不必使用兩種造影劑，這是一個 首創(chuàng)性的發(fā)現(xiàn)。另外，本發(fā)明還發(fā)現(xiàn)不需要較大的造影劑劑量也能獲得足夠的組織對比度， 大大減少了金屬Gd離子在體內可能帶來的安全問題。
【附圖說明】
[0020] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0021] 圖1為本發(fā)明提供的一種靶向間充質干細胞的多肽分子影像探針的結構示意圖。
[0022] 圖2為本發(fā)明提供的可用于增強磁共振成像對比度的造影單元金屬Gd絡合物的 結構圖。
[0023] 圖3為本發(fā)明提供的一種具體的多肽分子影像探針結構示意圖，其中利用 Gd-DOTA作為造影單元，多肽Glu-Pro-Leu-Gln-Leu-Lys-Met (EM7)通過氨基與樹枝狀分子 連接，Gd-DOTA通過羧基與樹枝狀分子連接。樹枝狀分子的結構單元個數k可以是0~4的 整數；連接子的個數m、η可以是0~4的整數。
[0024] 圖4為本發(fā)明實施例使用的一種靶向間充質干細胞的多肽分子影像探針 Gd-D0TA-EM7,造影單元為Gd-DOTA，ΕΜ7通過氨基與NH2 (CH2) 5C00H連接，Gd-DOTA通過羧基 與 NH2(CH2)5C00H 連接。
[0025] 圖5為本發(fā)明實施例1使用的一種靶向間充質干細胞的多肽分子影像探針 (Gd-DOTA) 2-EM