一种靶向FGFR4的亲和肽及其应用

技术领域

本发明属于生物医学工程领域，具体涉及一种靶向FGFR4的亲和肽及其应用。

背景技术

恶性肿瘤严重威胁人类健康。肿瘤的早期诊断与治疗是提高其治愈率及改善患者生存质量的关键。对于肿瘤，目前的常规影像诊断技术主要为B超、CT和MRI，这些影像诊断技术是通过显示组织的功能变化来达到诊断的结果，有较好的应用价值，但随着临床上对肿瘤诊断要求的不断提高，这些传统的检测手段在鉴别诊断、全身分期和早期疗效评价上逐渐无法满足检测需求。而在众多检测方法中，分子探针作为分析传感和光学成像的强大工具，可以直接在分子水平上对生物分析物进行可视化分析，并为复杂的生物结构和过程提供有用的信息。分子探针的基本成像原理是将制备好的荧光探针引入活体组织中，使标记的分子探针与靶分子相互作用，再利用合适的成像系统检测出分子探针发出的信息。因此，筛选和优化靶向肿瘤的多肽可以为肿瘤的诊断、分期以及手术指导开发新的分子显像药物，可以发现更微小病灶，达到早期诊断的目的。

FGFR(成纤维细胞生长因子受体)酪氨酸激酶家族包括FGFR1、FGFR2、FGFR3和FGFR4，其由胞外变异区、结合硫酸乙酰肝素蛋白聚糖的保守区、FGF结合区、单次跨膜区及胞内酪氨酸激酶区组成。大部分FGFs在共同受体Klotho的帮助下与FGFRs和肝素形成复合物，导致构象改变的FGFR胞内激酶区自磷酸化而活化STAT3信号通路。自磷酸化的FGFR也可以磷酸化其适配体蛋白FRS2α，活化Grb2/Sos1复合物而启动下游MAPK和PI3K/AKT信号通过主要跟细胞的运动性和存活相关。在FGFRs中，FGFR4在正常人体各组织器官中的表达有限，但在阳性肿瘤中表达水平较高。因此FGFR4受体可以成为肿瘤特异性成像的靶点。

FGF(成纤维细胞生长因子)信号分子不仅对正常细胞的生长、生存、分化和血管化至关重要,对肿瘤的发生发展也起着重要的作用。迄今发现的20多种FGF成员中有10个能与FGFR4结合，其中仅有FGF19与FGFR4特异性结合。FGF19是一个内分泌型生长因子，其与特异性受体FGFR4结合需要借助Klotho家族蛋白中的βKlotho形成复合体激活下游的多种信号通路，如持续激活PI3K/AKT，PLCγ/DAG/PKC，RAS/RAF/MAPK和GSK/β-catenin，介导癌症细胞增殖、抗凋亡、血管生成、耐药及上皮-间充质转换(EMT)而转移。因此，FGF19-FGFR4信号通路被认为是与多种肿瘤密切相关，是一个理想的特异性肿瘤成像的靶点。

发明内容

本发明的首要目的在于提供能够靶向成纤维细胞生长因子受体4(FGFR4)的多肽及序列，使其能够对FGFR4受体高表达的肿瘤进行在体诊断，可用于制备新型的靶向药物载体。

本发明的目的还在于提供几种肿瘤特异性靶向的荧光探针。

本发明的又一目的在于提供上述多肽和探针的应用。

本发明的目的可通过以下技术方案实现：

肿瘤靶向肽，选自以下任一条多肽：

YQGF-1：Ac-IIe-Asp-Pro-Asp-Gly-Tyr-Asn-His-NH2；

YQGF-2:Ac-IIe-Arg-Pro-Asp-Gly-Tyr-Asn-Val-NH2；

YQGF-3：Ac-Phe-Glu-Glu-Glu-IIe-Arg-Pro-Asp-Gly-Tyr-Asn-Val-Tyr-Arg-Ser-Glu-NH2；

YQGF-4：Ac-IIe-homoArg-Pro-Asp-Gly-Tyr-Asn-Val-NH2；

YQGF-5：Ac-IIe-Arg-Pro-Asp-Gly-Tyr-Asn-Nva-NH2；

YQGF-6：Ac-IIe-D-Asp-Pro-Asp-Gly-Tyr-Asn-His-NH2；

其中，homoArg为高精氨酸，Nva为正缬氨酸，D-Asp为D型天门冬氨酸。

本发明所述的肿瘤靶向肽在制备肿瘤诊断、治疗或示踪的试剂中的应用。

作为本发明的一种优选，本发明所述的肿瘤靶向肽在制备肿瘤诊断显像剂中的应用；优选在制备肿瘤边界的精准定位和术中影像导航显像试剂或制备放射性核素显像试剂中的应用。

一种靶向肿瘤的探针，具备以下通式：

M-L-YQGF-X，或M-YQG-X，

其中，M表示光标记或放射性核素标记；

L为连接基团；

YQGF-X为权利要求1所述的任意一条多肽。

所述的光标记选自含有机发色团的化合物、有机荧光团、光吸收化合物、光反射化合物、光散射化合物和生物发光分子。

作为本发明的进一步优选，所述的有机荧光团为近红外荧光染料，优选自近红外荧光染料MPA、IRDye800、Cy7.5、Cy5.5；进一步优选MPA。

所述的放射性核素选自

作为本发明的进一步优选，所述的L选自叠氮戊酸、丙炔酸、聚乙二醇、1,4,7-三氮杂环壬烷-1,4,7-三乙酸、7-[(4-羟基丙基)亚甲基]-1,4,7-三氮杂化壬烷-1,4-二乙酸、1,4,7,10-四氮杂环四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸、巯基乙酰三甘氨酸、MAG2、N3S、N2S2类配体、二乙基三胺五乙酸、1,4-丁二酸、5-氨基戊酸、聚乙烯亚胺、6-肼基吡啶-3-甲酸、溴甲酸苯甲基、N-(2-氨基乙酸)马来酰亚胺或它们的组合。

所述的L进一步优选6-氨基己酸、PEG 4、PEG 6、HYNIC-PEG4或HYNIC中的任意一种或多种。

本发明所述的靶向肿瘤的探针在制备肿瘤诊断试剂中的应用；优选在制备肿瘤诊断显像剂中的应用；进一步优选在制备肿瘤边界的精准定位和术中影像导航显像试剂或制备放射性核素显像试剂中的应用。

本发明所述的肿瘤靶向肽在制备肿瘤靶向药物载体中的应用。

本发明所述的多肽能高度模拟FGF19(成纤维细胞生长因子19)的肿瘤靶向，高效结合成纤维细胞生长因子受体4(FGFR4)至肿瘤部位，并且在肿瘤部位有很好的聚集和滞留，具有较高的靶和非靶比值，适合用作荧光肿瘤显像剂，并可用于制备肿瘤术中影像导航及肿瘤边界精准定位的光学显像药物。

本发明的有益效果为：

1、本发明开发了一系列新的模拟FGF19(成纤维细胞生长因子19)的高亲和力的多肽，可用于靶向成纤维细胞生长因子受体4(FGFR4)。利用FGFR4受体在肿瘤中高表达，基于YQGF-X(X＝1-6)多肽与FGFR4受体特异性结合的原理，可用于FGFR4高表达肿瘤的早期诊断。

2、这些多肽均为低分子量多肽，合成成本低廉，并且此系列短肽引入了非天然氨基酸进行修饰，从而极大提高了多肽在活体内的稳定性。通过延长多肽的半衰期来提高其在体内的循环时间，促进影像探针在肿瘤部位的浓聚和滞留，进而获得更好的肿瘤显像效果，使其更利于临床推广应用。

3、这些肽均为首次报道，制备方法简单,获取渠道方便。

4、YQGF-X(X＝1-6)系列多肽可以和肿瘤细胞特异性结合，经活体光学成像和结果证实对多种肿瘤具有优异的显像效果，包括肝癌、乳腺癌、宫颈癌及结直肠癌等。

5、本发明利用近红外荧光染料MPA穿透深度更深、背景组织自发荧光更弱的优点，在荧光成像和荧光指导手术中有良好的应用前景。

6、YQGF-X(X＝1-6)多肽放射性药物可用于肿瘤的筛查和早期诊断，还可以实时无损在位监测早期恶性肿瘤以及治疗。

附图说明

图1为靶向化合物YQGF-1的结构(A),HPLC分析图(B)以及MS(C)。

图2为流式细胞术检测不同荧光靶向化合物在HepG2细胞的亲和力。

图3为荧光靶向化合物MPA-YQGF-1在肝癌HepG-2荷瘤鼠体内的光学成像图。

图4为荧光靶向化合物MPA-YQGF-2在肝癌SMMC-7721荷瘤鼠体内的光学成像图。

图5为荧光靶向化合物MPA-YQGF-3在结直肠腺癌HCT116荷瘤鼠体内的光学成像图。

图6为荧光靶向化合物MPA-YQGF-4在结直肠腺癌HT29荷瘤鼠体内的光学成像图。

图7为荧光靶向化合物MPA-YQGF-5在乳腺癌MCF-7荷瘤鼠体内的光学成像图。

图8为荧光靶向化合物MPA-YQGF-6在宫颈癌Hela荷瘤鼠体内的光学成像图。

具体实施方式:

以下通过具体的实施例和应用例来进一步说明本发明：其中合成步骤中所使用的化学物质均为现有物质或市售商品。各实施例中所涉及的多肽均委托杭州固拓生物科技有限公司合成。

实施例1以多肽YQGF-1为例，包括以下步骤：

(1)树脂溶胀

在反应柱中加入一定量Rink Amide MBHA树脂，然后加入适量的二氯甲烷(DCM)，微微鼓吹氮气10-30分钟，使树脂充分溶胀开来。抽干二氯甲烷溶液，再用二甲基甲酰胺(DMF)洗涤3遍并抽干。

(2)脱除Fmoc

向反应柱里加入20％六氢吡啶的DMF溶液，去保护5分钟一次，8分钟一次。反应结束后，用DMF、DCM、DMF依次分别洗涤树脂3次。

(3)偶联

准确称取投料树脂摩尔数3倍的Fmoc-IIe-OH与O-苯并三氮唑-四甲基脲六氟磷酸酯(HBTU)，完全溶于DMF中，加入N，N-二异丙基乙胺(DIPEA)使羧基活化后，将溶液加入反应柱进行反应，反应30分钟后，用DMF、DCM、DMF依次分别洗涤3次，然后抽干溶剂，取少量树脂加入6％茚三酮/乙醇溶液和80％苯酚/乙醇溶液各一滴进行检测。若缩合已经完全，无游离氨基存在，则溶液呈无色或淡黄色；否则树脂或溶液将变为蓝色或者红褐色，说明反应不完全。反应结束后，用DMF、DCM、DMF依次分别洗涤3次。重复上述操作，依次偶联其他氨基酸，直至偶联完最后一个氨基酸Fmoc-His-OH，用甲醇洗涤所得到的peptidyl resin，真空干燥箱里充分干燥。

(4)裂解

取120mL裂解液(87.5％三氟乙酸+5％苯甲硫醚+2.5％乙二硫醇+2.5％苯酚+2.5％水)加入树脂中，在低温条件下震荡2h，然后用砂芯漏斗将裂解液与树脂分离，保留滤液。将滤液缓慢滴加到冰无水乙醚中，滴加完毕后，自然沉降30min。然后离心得固体，用乙醚洗涤固体三遍，将所得沉淀烘干后，得到干粉粗品。

(5)纯化

采用高效液相色谱法进行纯化，纯化用色谱填料为10μm的C18制备柱，流动相系统为0.1％TFA/水溶液-0.1％TFA/乙腈溶液，采用梯度洗脱，循环进样纯化，取粗品溶液上样于色谱柱中，启动流动相洗脱，收集主峰蒸去乙腈后，得目标多肽浓缩液，然后冻干得到目标多肽，最后测定质荷比，确定分子量[M-H]

实施例2制备多肽YQGF-X(X＝2-6)

按照实施例1的方法制备肿瘤靶向肽YQGF-2，该序列为SEQ ID NO:2所示多肽,质谱确证[M-H]

实施例3制备荧光靶向化合物MPA-YQGF-1

MPA来自我们课题组前期申请的一篇发明专利，授权专利号：CN101440282。

(1)取0.02mmol MPA溶于200μL超干DMSO中，加入3.7mg 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和2.2mg N-羟基琥珀酰亚胺(EDCI/NHS)(摩尔比MPA:EDCI:NHS＝1:1.5:1.5)，避光反应4h，进行羧基活化反应。

(2)取固相合成的多肽YQGF-1(X＝1-6)0.02mmol与0.1mmol三乙胺和200μL超干DMSO加入到5mL反应瓶中，氮气保护下反应10min；将上述反应(1)中溶液加入(2)的反应液中，室温搅拌反应12h；

(3)反应结束后，通过冻干浓缩反应液，然后加入蒸馏水稀释，用制备液相进行分离纯化，制备液相条件如下所示：使用了Agilent 1220Infinity II系列HPLC系统配备Agilent ZORBAX SB-C18半制备柱(9.4×250mm，5um)，梯度淋洗60分钟，流速2mL/min，其中流动相A为超纯水(0.01％TFA)，B为乙腈(0.01％TFA)。淋洗梯度设定为：0-5分钟时95％A和5％B，15分钟时85％A和15％B，30分钟时70％A和30％B，45分钟时50％A和50％B，60分钟时10％A和90％B。最后制得的绿色产物经分析型HPLC和ESI-MS质谱分析确认为预期产物MPA-YQGF-1，参见图1。在上述制备过程中，以固相合成的YQGF-X(X＝2、3、4、5、6)多肽替代步骤中使用的YQGF-1多肽，即得到其他多种具有肿瘤靶向光学成像功能的多肽化合物MPA-YQGF-2、MPA-YQGF-3、MPA-YQGF-4、MPA-YQGF-5、MPA-YQGF-5。

实施例4制备的化合物MPA-YQGF-X(X＝1-6)对HepG2细胞的亲和力。

将培养好的人肝癌HepG2细胞从12孔板上洗脱后重悬于PBS溶液，分别与实施例制备的MPA-YQGF-X(X＝1-6)(10umol/L)共孵育2小时，并通过流式细胞术检测其平均荧光强度,荧光强度越强证明对细胞的亲和力越强。当探针与细胞上的受体亲和力强时，流式细胞仪检测出的细胞平均荧光强度值高，参见图2。体外亲和力实验结果显示浓度相同的MPA-YQGF-X(X＝1-6)的探针分别与FGFR4高表达的HepG2细胞孵育后，本发明的YQGF-1与HepG2的亲和力强度最大，但YQGF-2、YQGF-3、YQGF-4、YQGF-5、YQGF-6相较于空白对照组也有明显的亲和力。

实施例5制备的化合物MPA-YQGF-1在肝癌HepG2荷瘤鼠体内的光学成像图。

将实施例3制备的化合物MPA-YQGF-1配制成生理盐水溶液(1mg/mL)，通过尾静脉分别给3只肝癌HepG2荷瘤裸鼠(体重约20克)注射药物MPA-YQGF-1溶液15μL，并于给药后0.5h、1h、2h、4h、6h和12h进行光学信号采集。观察探针在小鼠体内的分布以及在肿瘤区域的富集。化合物MPA-YQGF-2在3只荷瘤裸鼠中的成像结果基本一致，从1h的成像图中可以看出探针已经在肿瘤中有明显聚集，肿瘤边缘轮廓较清晰，直至12h探针依然在肿瘤中有滞留。显像结果如图3所示。其中，2h时探针在肿瘤部位富集最多，而在其它背景器官的摄取清除较快，从膀胱的信号可以推断出此探针主要通过肾脏代谢。

实施例6制备的化合物MPA-YQGF-2在肝癌SMMC-7721荷瘤鼠体内的光学成像图。

将实施例3制备的化合物MPA-YQGF-2配制成生理盐水溶液(1mg/mL)，通过尾静脉分别给3只肝癌SMMC-7721荷瘤裸鼠(体重约20克)注射药物MPA-YQGF-2溶液15μL，并于给药后0.5h、1h、2h、4h、6h和12h进行光学信号采集。观察探针在小鼠体内的分布以及在肿瘤区域的富集。化合物MPA-YQGF-2在3只荷瘤裸鼠中的成像结果基本一致，从1h的成像图中可以看出探针已经在肿瘤中有明显聚集，肿瘤边缘轮廓较清晰，直至12h探针依然在肿瘤中有滞留。显像结果如图4所示。其中，2h时探针在肿瘤部位富集最多，而在其它背景器官的摄取清除较快，从膀胱的信号可以推断出此探针主要通过肾脏代谢。

实施例7制备的化合物MPA-YQGF-3在结直肠腺癌HCT116荷瘤鼠体内的光学成像图。

将实施例3制备的化合物MPA-YQGF-3配制成生理盐水溶液(1mg/mL)，通过尾静脉分别给3只结直肠腺癌HCT116荷瘤裸鼠(体重约20克)注射药物MPA-YQGF-3溶液15μL，并于给药后0.5h、1h、2h、4h、6h和12h进行光学信号采集。观察探针在小鼠体内的分布以及在肿瘤区域的富集。化合物MPA-YQGF-3在3只荷瘤裸鼠中的成像结果基本一致，从1h的成像图中可以看出探针已经在肿瘤中有明显聚集，肿瘤边缘轮廓较清晰，直至12h探针依然在肿瘤中有滞留。显像结果如图5所示。其中，2h时探针在肿瘤部位富集最多，而在其它背景器官的摄取清除较快，从膀胱的信号可以推断出此探针主要通过肾脏代谢。

实施例8制备的化合物MPA-YQGF-4在结直肠腺癌HT29荷瘤鼠体内的光学成像图。

将实施例3制备的化合物MPA-YQGF-4配制成生理盐水溶液(1mg/mL)，通过尾静脉分别给3只结直肠腺癌HT29荷瘤裸鼠(体重约20克)注射药物MPA-YQGF-4溶液15μL，并于给药后0.5h、1h、2h、4h、6h和12h进行光学信号采集。观察探针在小鼠体内的分布以及在肿瘤区域的富集。化合物MPA-YQGF-4在3只荷瘤裸鼠中的成像结果基本一致，从1h的成像图中可以看出探针已经在肿瘤中有明显聚集，肿瘤边缘轮廓较清晰，直至12h探针依然在肿瘤中有滞留。显像结果如图6所示。其中，2h时探针在肿瘤部位富集最多，而在其它背景器官的摄取清除较快，从膀胱的信号可以推断出此探针主要通过肾脏代谢。

实施例9制备的化合物MPA-YQGF-5在乳腺癌MCF-7荷瘤鼠体内的光学成像图。

将实施例3制备的化合物MPA-YQGF-5配制成生理盐水溶液(1mg/mL)，通过尾静脉分别给3只乳腺癌MCF-7荷瘤裸鼠(体重约20克)注射药物MPA-YQGF-5溶液15μL，并于给药后0.5h、1h、2h、4h、6h和12h进行光学信号采集。观察探针在小鼠体内的分布以及在肿瘤区域的富集。化合物MPA-YQGF-5在3只荷瘤裸鼠中的成像结果基本一致，从1h的成像图中可以看出探针已经在肿瘤中有明显聚集，肿瘤边缘轮廓较清晰，直至12h探针依然在肿瘤中有滞留。显像结果如图7所示。其中，2h时探针在肿瘤部位富集最多，而在其它背景器官的摄取清除较快，从膀胱的信号可以推断出此探针主要通过肾脏代谢。

实施例10制备的化合物MPA-YQGF-6在宫颈癌Hela荷瘤鼠体内的光学成像图。

将实施例3制备的化合物MPA-YQGF-6配制成生理盐水溶液(1mg/mL)，通过尾静脉分别给3只宫颈癌Hela荷瘤裸鼠(体重约20克)注射药物MPA-YQGF-6溶液15μL，并于给药后0.5h、1h、2h、4h、6h和12h进行光学信号采集。观察探针在小鼠体内的分布以及在肿瘤区域的富集。化合物MPA-YQGF-6在3只荷瘤裸鼠中的成像结果基本一致，从1h的成像图中可以看出探针已经在肿瘤中有明显聚集，肿瘤边缘轮廓较清晰，直至12h探针依然在肿瘤中有滞留。显像结果如图8所示。其中，2h时探针在肿瘤部位富集最多，而在其它背景器官的摄取清除较快，从膀胱的信号可以推断出此探针主要通过肾脏代谢。