一种苯并咪唑类hERG钾离子通道的小分子荧光探针及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种苯并咪唑类hERG钾离子通道的小分子荧光探针及其制备方法与应用，该荧光探针的结构通式如式(Ⅰ)所示：式中，R1为羟基、卤素、烷基或烷氧基的单取代或多取代基；R2为荧光团；n＝1-6，所述R1为对位卤素；R2为香豆素类、萘二酰亚胺类、NBD类、Cy5类及异硫氰酸荧光素类荧光团。在hERG钾离子通道及其高表达的肿瘤细胞或组织标记中、在hERG钾离子通道抑制剂的高通量筛选以及在新药心脏毒性评价中以及在作为识别hERG钾离子通道的探针以及在hERG钾离子通道生理、病理及相关疾病研究中的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种苯并咪唑类hERG钾离子通道的小分子荧光探针及其制备方法与应用
本专利技术属于药物
，具体涉及一种苯并咪唑类hERG钾离子通道的小分子荧光探针及其制备方法与应用。
技术介绍
人类果蝇相关基因(humanether-a-go-gorelatedgene，hERG)是从人类海马基因中分离鉴定得出，与果蝇EAG基因具有同源性。hERG基因编码心脏快速激活延迟整流(Ikr)钾离子通道的α亚基，此通道主要存在于心脏组织及神经系统，在心脏动作电位复极化过程中发挥重要作用。近来人们发现hERG在许多肿瘤细胞中高表达，对肿瘤细胞的增殖和凋亡具有调节作用。hERG基因的突变或hERG通道被阻滞时，会造成遗传性或获得性长QT间期综合征(LQTS)，进而引发尖端扭转型室性心动过速、心室纤颤甚至发生猝死。对于一些临床药物或新药候选药物所表现出的心脏毒性，许多研究表明是由于对心肌细胞的hERG钾离子通道产生阻滞从而导致LQTS。hERG通道作为Ⅲ类抗心律失常药物的作用靶点，对其产生抑制作用的主要为心脏用药，如抗心律失常药(多非利特)、抗心绞痛药(苄普地尔)和强心药(哌克昔林)，另外，其他一些非心脏药物也可阻断该通道，如抗精神失常药(氯丙嗪)、抗组胺药(特非那定)、胃肠动力药(西沙比利)等。由于药物与hERG钾离子通道较高的亲和力而产生长QT间期综合征，目前，在新药临床前研究中都应进行心脏毒性的安全性评价，而hERG钾离子通道已作为药物心脏毒性筛选的重要靶标。研究表明，hERG基因的表达在许多肿瘤细胞系中显著上调，如结肠癌细胞(HT-29)、神经母细胞瘤细胞(SH-SY5Y)、胃癌细胞(SGC7901)，人乳腺癌细胞(MCF-7)等。hERG钾离子通道与肿瘤细胞增殖、凋亡、分化及侵袭性密切相关，而在相应来源的正常细胞中低表达或不表达。另外，对hERG通道有特异性阻断作用的药物可以抑制肿瘤细胞的增殖。因而hERG钾离子通道将有可能作为肿瘤治疗的药物靶标，并且可以作为肿瘤形成的生物标记物。近年来，用于hERG钾离子通道的高通量筛选方法有放射性配体结合实验、电压膜片钳技术、及基于荧光探针的检测方法等。放射性配体结合实验，会造成辐射污染。电压膜片钳技术由于其技术要求高，需投入较大的人力和物力，不适合大批量化合物的筛选。荧光探针检测方法灵敏度高，简便快捷、不需特殊设备，被广泛用于各种生物分析中。目前，用于钾离子通道相关的荧光探针主要采用荧光蛋白标记技术、免疫荧光技术、电压敏感荧光探针等，而高选择性、高灵敏度的小分子荧光探针在钾离子通道领域的应用较少。小分子荧光探针具有快速、灵敏、高通量和易于自动化等特点，已经广泛应用于蛋白质、核酸等重要生物分子的生物学和药理学检测中，对疾病机制探讨、临床诊断及药物筛选等领域的发展具有重要的意义。小分子探针一般由两部分组成：药效基团部分和荧光基团部分。药效基团与目标生物分子成高亲和力结合，荧光基团通过激发而发射荧光以标记蛋白质。因此，人们开始尝试用小分子荧光探针来检测化合物对hERG离子通道的作用。研究建立针对hERG钾离子通道的荧光探针高通量筛选与标记的方法，将直接反映化合物对hERG钾离子通道的抑制活性，对药物研发及临床前药物的安全性评价具有重要意义。近年来，人们发现一些肿瘤细胞高表达hERG钾离子通道，这为研究肿瘤细胞及其组织提供了新的启示。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是一种苯并咪唑类hERG钾离子通道的小分子荧光探针及其制备方法与应用。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种苯并咪唑类hERG钾离子通道的小分子荧光探针，该荧光探针的结构通式如式(Ⅰ)所示：式中，R1为羟基、卤素、烷基或烷氧基的单取代或多取代基；R2为荧光团；n＝1-6。优选的，所述R1为对位卤素；R2为香豆素类、萘二酰亚胺类、NBD类、Cy5类及异硫氰酸荧光素类荧光团；n＝4。优选的，所述小分子荧光探针选自具有如下结构式的化合物：所述苯并咪唑类小分子荧光探针在hERG钾离子通道及其高表达的肿瘤细胞或组织标记中的应用。所述苯并咪唑类小分子荧光探针可直接反映化合物对hERG钾离子通道的抑制活性。所述苯并咪唑类小分子荧光探针在hERG钾离子通道抑制剂的高通量筛选以及在新药心脏毒性评价中的应用。所述苯并咪唑类小分子荧光探针在作为识别hERG钾离子通道的探针以及在hERG钾离子通道生理、病理及相关疾病研究中的应用。一种苯并咪唑类小分子荧光探针的制备方法，包括以下步骤：(1)识别基团的制备：2-氯苯并咪唑在碱性条件(pH＝10～14)下，与对氟苄溴反应3～5h生成1-对氟苄基-2-氯苯并咪唑，再与4-氨基-1-乙氧甲酰基哌啶在微波(35～50W，150～180℃)的条件下反应0.5～1min，生成4-((1-对氟苄基-1H-2-苯并咪唑基)氨基)-1-哌啶甲酸乙酯，再与质量分数为30％～60％氢溴酸于80～100℃回流生成1-对氟苄基-N-(4-哌啶基)-1H-2-氨基苯并咪唑溴酸盐，接着与N-(4-溴丁基)邻苯二甲酰亚胺在碱性条件(pH＝9～13)下反应8～9h，生成N-(4-((4-((1-对氟苄基-1H-2-苯并咪唑基)氨基)1-哌啶)丁基)邻苯二甲酰亚胺，再与质量分数为70％～80％水合肼反应4～5h，得到N-(1-(4-氨丁基)哌啶基)-1-对氟苄基-1H-2-氨基苯并咪唑；(2)探针分子的制备：制备各种荧光团，通过在荧光团上引入羧基，然后与N-(1-(4-氨丁基)哌啶基)-1-对氟苄基-1H-2-氨基苯并咪唑在EDCI/HOBT/Et3N的作用下发生缩合反应，室温反应12～14h，制得探针分子；或者在荧光团上引入卤素，与N-(1-(4-氨丁基)哌啶基)-1-对氟苄基-1H-2-氨基苯并咪唑，碳酸钾作缚酸剂，乙腈作溶剂，于70～80℃回流反应6～7h，发生取代反应，制备探针分子。优选的，所述步骤(1)中，2-氯苯并咪唑、对氟苄溴以及4-氨基-1-乙氧甲酰基哌啶的加入的摩尔比为0.5～1.2：1～1.8：1～2。优选的，所述步骤(1)中，4-氨基-1-乙氧甲酰基哌啶、氢溴酸、N-(4-溴丁基)邻苯二甲酰亚胺以及水合肼加入的摩尔比为1～1.8：50～70：1.2～2：60～80。优选的，所述步骤(1)中，回流时间为30～40h。优选的，所述步骤(2)中N-(1-(4-氨丁基)哌啶基)-1-对氟苄基-1H-2-氨基苯并咪唑、含羧基的荧光团、EDCI、HOBT以及三乙胺加入的摩尔比为0.5～1.2：0.5～1.2：1～2：1～2：1.5～3。优选的，所述步骤(2)中，N-(1-(4-氨丁基)哌啶基)-1-对氟苄基-1H-2-氨基苯并咪唑、含卤素的荧光团、碳酸钾的摩尔比为0.5～1.2：1～2：1.5～3。本专利技术的有益技术效果为：本专利技术的苯并咪唑类小分子荧光探针对hERG钾离子通道具有高选择性和高灵敏度，可以用于hERG钾离子通道的识别，以及hERG钾离子通道生理、病理及相关疾病的研究；可用于hERG钾离子通道抑制剂的筛选，直接反应化合物对hERG钾离子通道的抑制活性，用于新药心脏毒性评价的研究中。附图说明图1为L1与hERG转染的HEK293细胞及加入抑制剂的成像结果；图2为L1与神经母细本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种苯并咪唑类hERG钾离子通道的小分子荧光探针，该荧光探针的结构通式如式(Ⅰ)所示：式中，R1为羟基、卤素、烷基或烷氧基的单取代或多取代基；R2为荧光团；n＝1‑6。

【技术特征摘要】
1.一种苯并咪唑类hERG钾离子通道的小分子荧光探针，该荧光探针的结构通式如式(Ⅰ)所示：式中，R1为羟基、卤素、烷基或烷氧基的单取代或多取代基；R2为萘二酰亚胺类、NBD类、Cy5类及异硫氰酸荧光素类荧光团；n＝1-6。2.根据权利要求1所述的小分子荧光探针，其特征在于：所述R1为对位卤素；n＝4。3.根据权利要求2所述的小分子荧光探针，其特征在于：所述小分子荧光探针选自具有如下结构式的化合物：4.权利要求1-3任一所述小分子荧光探针的制备方法，包括以下步骤：(1)识别基团的制备：2-氯苯并咪唑在碱性条件下，与对氟苄溴反应，生成1-对氟苄基-2-氯苯并咪唑，再与4-氨基-1-乙氧甲酰基哌啶在微波150～180℃的条件下反应，生成4-((1-对氟苄基-1H-2-苯并咪唑基)氨基)-1-哌啶甲酸乙酯，再与质量分数为30％～60％氢溴酸回流生成1-对氟苄基-N-(4-哌啶基)-1H-2-氨基苯并咪唑溴酸盐，接着与N-(4-溴丁基)邻苯二甲酰亚胺在碱性条件下反应，生成N-(4-((4-((1-对氟苄基-1H-2-苯并咪唑基)氨基)1-哌啶)丁基)邻苯二甲酰亚胺，再与质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜吕佩，李敏勇，汪蓓蕾，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37