一种BRD4-PROTAC荧光探针及其应用

本发明属于医药，具体地说，涉及一种brd4-protac荧光探针及其应用。

背景技术：

1、蛋白质水解靶向嵌合体(proteolysis-targeting chimera，protac)技术依赖泛素-蛋白酶体途径，通过泛素酶e1-e3的系列催化使靶蛋白泛素化，继而被蛋白酶体识别而降解。其中，泛素e3连接酶发挥着重要作用，能特异性地使目标蛋白和活化的泛素处于合适的空间位置。protac是一种异双功能分子，其一端与靶蛋白结合，另一端与e3连接酶结合，形成“靶蛋白-protac-e3”三元复合物，然后利用泛素-蛋白酶体途径特异性地降解靶蛋白为短肽或氨基酸。protac分子的优点在于用量小，理论上催化剂量即可循环降解靶蛋白，而且降解蛋白不依赖于亲和力、选择性，有望克服靶蛋白突变/过表达引起的耐药。

2、溴结构域和末端外结构域(bromodomain and extraterminal，bet)蛋白家族是一类表观遗传学读码器，其特征在于具有两个串联溴结构域(bd1、bd2)、一个超末端结构域(et)和一个c-末端结构域(ctd)，包括brd2、brd3、brd4和brdt蛋白，其中，brd4蛋白的表达上调与多种肿瘤的发生发展密切相关，被认为是一类极具潜力的抗肿瘤药物靶点。

3、目前，已针对brd4蛋白设计了大量protac分子，且有多个分子有望成为抗肿瘤候选新药。然而，现有研究主要偏重于改善protac分子的降解活性，提升肿瘤治疗效果，而忽视了protac分子在肿瘤诊断领域的研究。

4、近年来，小分子荧光探针在肿瘤的快速检测与精确定位中发挥着重要作用，已经成为分子生物学和医学中不可缺少的工具。当下针对brd4蛋白的抗肿瘤小分子荧光探针研究集中在单一的肿瘤诊断和基于抑制剂的肿瘤诊疗领域。然而，brd4-protac荧光探针目前还未见报道，该类探针有望在催化剂量下实现肿瘤的“诊疗一体化”，并克服现有探针的功能单一性和治疗局限性，具有重要研究意义。

技术实现思路

1、本发明的第一个目的是提供一种brd4-protac荧光探针。

2、本发明的第二个目的是提供一种所述brd4-protac荧光探针在制备近红外protac荧光探针中的应用。

3、本发明的第三个目的是提供一种所述brd4-protac荧光探针在制备治疗与brd4蛋白表达有关的肿瘤的药物中的应用。

4、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

5、本发明的第一方面提供了一种brd4-protac荧光探针或其药用盐，结构通式如下所示：

6、

7、其中，x选自硫原子或碳原子；y选自硫原子或碳原子，x与y相同或不相同。

8、最优选的，所述brd4-protac荧光探针的结构选自以下结构的一种：

9、

10、所述药用盐是化合物与下列酸形成的酸加成盐：盐酸、氢溴酸、硫酸、乳酸、柠檬酸、磷酸、甲磺酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、萘磺酸、酒石酸、丙酮酸、乙酸、马来酸或琥珀酸、富马酸、水杨酸、苯基乙酸或杏仁酸。

11、本发明的第二方面提供了一种所述brd4-protac荧光探针或其药用盐在制备近红外protac荧光探针中的应用。

12、所述在制备近红外protac荧光探针中的应用是以高效降解brd4蛋白的protac分子pro为药效团，通过二硫链与近红外荧光团化合物4连接得到brd4-protac荧光探针或其药用盐，肿瘤细胞中高表达的还原型谷胱甘肽能够使该类探针的二硫键发生断裂，进而释放药效团发挥抗肿瘤作用，同时释放近红外荧光团，产生荧光，实现对肿瘤的“诊疗一体化”。

13、本发明的第三方面提供了一种所述brd4-protac荧光探针或其药用盐在制备治疗与brd4蛋白表达有关的肿瘤的药物中的应用。

14、所述与brd4蛋白表达有关的肿瘤选自宫颈癌、卵巢癌、乳腺癌、结肠癌、肺癌、肝癌、肾癌、非小细胞肺癌、前列腺癌、甲状腺癌、皮肤癌、胰腺癌、膀胱癌、骨髓增生异常综合症、淋巴瘤、食管癌、胃肠道癌、骨肉瘤、中枢或外周神经系统的肿瘤。

15、由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点和有益效果：

16、本发明将对brd4蛋白具有高效降解作用同时可显著抑制肿瘤生长的protac分子pro作为药效团与近红外荧光团化合物4通过二硫链融合，设计了一类近红外protac荧光探针。在肿瘤微环境中还原型谷胱甘肽的激活下，protac荧光探针发生断裂释放出protac分子和近红外荧光团，进而达到对药效团靶向释放的监测并发挥治疗作用，并有望在体内进行肿瘤的近红外成像，最终实现“诊疗一体化”的效果。

17、本发明的化合物pro-s-dcm在hela细胞中可高效降解brd4蛋白，抗增殖活性良好(ic50＝0.68±0.18μm)，而阴性对照化合物pro-c-dcm无降解活性且抗增殖活性下降约33倍(ic50＝21.72±1.05μm)，即化合物pro-s-dcm的二硫键在肿瘤中高表达的还原型谷胱甘肽的作用下发生断裂，释放近红外荧光团化合物4和药效团pro，发挥抗肿瘤效果。此外，化合物pro-s-dcm在hela细胞中的时间依赖性共聚焦成像结果显示，2h时检测到红色荧光(激发波长：488nm，检测波长：650-720nm)，18h时荧光强度达到最大，有望实现对protac分子在肿瘤中治疗水平的动态监测。

18、本发明的化合物作为首次报道的近红外protac荧光探针，具有进一步的开发和研究价值。

技术特征：

1.一种brd4-protac荧光探针或其药用盐，其特征在于，结构通式如下所示：

2.根据权利要求1所述的brd4-protac荧光探针或其药用盐，其特征在于，述brd4-protac荧光探针的结构选自以下结构的一种：

3.一种权利要求1或2所述的brd4-protac荧光探针或其药用盐在制备近红外protac荧光探针中的应用。

4.一种权利要求1或2所述的brd4-protac荧光探针或其药用盐在制备治疗与brd4蛋白表达有关的肿瘤的药物中的应用。

5.根据权利要求4所述的brd4-protac荧光探针或其药用盐在制备治疗与brd4蛋白表达有关的肿瘤的药物中的应用，其特征在于，所述与brd4蛋白表达有关的肿瘤选自宫颈癌、卵巢癌、乳腺癌、结肠癌、肺癌、肝癌、肾癌、非小细胞肺癌、前列腺癌、甲状腺癌、皮肤癌、胰腺癌、膀胱癌、骨髓增生异常综合症、淋巴瘤、食管癌、胃肠道癌、骨肉瘤、中枢或外周神经系统的肿瘤。

技术总结
本发明公开了一种BRD4‑PROTAC荧光探针或其药用盐，结构通式如下所示：其中，X选自硫原子或碳原子；Y选自硫原子或碳原子。本发明的化合物PRO‑S‑DCM在HeLa细胞中可高效降解BRD4蛋白，抗增殖活性良好，而阴性对照化合物PRO‑C‑DCM无降解活性且抗增殖活性下降约32倍，即化合物PRO‑S‑DCM的二硫键在肿瘤中高表达的还原型谷胱甘肽的作用下发生断裂，释放近红外荧光团和药效团PRO，发挥抗肿瘤效果。

技术研发人员：盛春泉,武善超,李柯良,董国强,夏哲炜,白学鑫,卜庆伟,亢学雍,聂政
受保护的技术使用者：中国人民解放军海军军医大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4