靶向于脑内Aβ斑块的近红外探针在转基因小鼠活体成像中应用研究

【作者】 付化龙； 崔孟超； 刘伯里；

【机构】 放射性药物教育部重点实验室北京师范大学化学学院；

【摘要】 阿尔兹海默病（Alzheimer’s Disease,AD）是一种进行性发展的神经系统退行性疾病,其早期诊断迫切需要分子影像探针的开发。根据广泛接受的Aβ蛋白级联沉积学说,以Aβ蛋白为核心的老年斑是AD的主要病理表现之一^[1]。目前Aβ斑块显像技术发展迅速。利用近红外波段的光辐射进行生物组织的成像、诊断和检测已成为目前热门研究领域之一,与利用PET或SPECT现象的传统放射性标记分子探针相比,光学成像具有非放射性、操作简便、测量快速和费用低廉等优点。因此,我们设计合成了一系列的近红外分子探针,并对其进行了进一步的生物评价。首先对探针分子的光学性质进行了测定,主要包括荧光激发与发射光谱、荧光量子产率和与Aβ聚集体或BSA结合后荧光性质的变化。体外生物评价主要包括体外荧光染色和与Aβ聚集体的饱和结合实验。为了进一步证实我们的探针在探测活体动物脑内Aβ斑块中的应用,我们测定了探针的进脑量,并且利用转基因小鼠进行了近红外活体动物成像。探针的分子式如图1A所示。随着共轭双键的延长,探针2和3的发射光谱红移到了近红外光谱区;而且探针2具有较高的荧光量子产率（29.9%）。与Aβ聚集体结合后,探针表现出了较强的荧光增强（280到716倍）和发射光谱蓝移（35到79 nm）。体外荧光染色表明,探针能够清晰有效的对转基因小鼠和人脑切片上的Aβ斑块进行染色（图1B）。体外饱和结合实验表明,我们的探针对Aβ聚集体具有较高的亲和力（44.8到1.9 nM）。进脑量测定实验显示,探针2具有较高的初始进脑量（12.80%ID/g,2 min）和较快的脑清除速率(brain_{2 min}/brain_{60 min}=21.3)。活体荧光成像表明（图1C）,在转基因小鼠脑部,由于探针2与脑内Aβ斑块的结合,其清除速率明显慢于同类型的正常小鼠。说明探针2在近红外活体成像中能有效的探测小鼠脑部的Aβ斑块。本研究成功设计并合成了靶向于Aβ斑块的近红外分子探针,并从荧光性质、体外生物实验和活体动物成像方面评价了该探针。其中探针2达到了靶向于Aβ斑块的近红外分子探针的所有要求,并成功实现了对活体动物脑中Aβ斑块的探测。更多还原