專利名稱：一種靶向環(huán)肽修飾的脂質體微泡及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種靶向環(huán)肽修飾的脂質體微泡及其制備方法，用作超聲造影劑與 整合素α νβ 3受體結合超聲顯像來評估早期肝纖維化。
背景技術：
迄今，肝活檢仍是評估肝纖維化的唯一 “金標準”。然而，肝活檢是有創(chuàng)的， 可引起致命的并發(fā)癥，因此不能被患者普遍接受，這造成了很大一部分慢性肝病患者在 診斷和治療上的延誤；同時，在無明顯癥狀的患者中，很難重復進行肝活檢，這就無法 準確地隨訪慢性肝病患者病情的變化；此外，樣本取樣誤差和病理觀察的不一致性都影 響了肝活檢的準確性。因此，需要一種精確的無創(chuàng)傷性的方法來診斷和評估肝纖維化。 目前，肝纖維化無創(chuàng)傷性的評估方法有1纖維化血清標記物。器官特異性差，易受炎 癥和機體代謝的干擾，標準化困難，組合指標更多反映炎癥，對纖維化分期較困難；2 生化指標。需多項組合(如Fibrotest)。由于肝臟極強的儲備功能，只在嚴重肝纖維化 時改變明顯，并且生化指標影響因素多，解釋困難，不同病因、不同時期的肝纖維化評 估的準確性不同；3常規(guī)影像。目前常規(guī)B超、CT、MRI難于反映肝纖維化早期改變， 評估多限于肝硬化及并發(fā)癥；4發(fā)展中的影像技術。近年推出超聲檢測低頻彈性波的瞬 時彈性記錄儀(Fibroscan)和運用MRI彌散加權成像(DWI)、31磷波譜成像(31MRS)及 彈性成像變化等新技術，通過測量肝組織硬度和彈性來評估肝臟纖維化程度，優(yōu)于其他 的無創(chuàng)的方法，具有一定的應用前景。然而，近來的研究發(fā)現(xiàn)也存在一定的局限性，如 腹壁脂肪的含量在很大程度上影響Fibroscan等對肝纖維化的檢測準確性，并且這些方法 在對早期肝纖維化的診斷上也存在困難。綜上所述，目前診斷和評估肝纖維化的方法都未能較好反映慢性肝損傷修復過 程中活化細胞表型和數(shù)量變化等分子病理改變，并在可靠性、敏感性、可操作性等方面 存在不一致性，尚難達到臨床對肝纖維化早期診斷和治療效果實時動態(tài)評估的要求。不 能對肝纖維化做出正確評估一直以來是制約基礎研究走向臨床的“瓶頸”，也是不能開 發(fā)抗纖維化藥物與臨床試驗的關鍵環(huán)節(jié)。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種能提高超聲顯影的靈敏度的脂質體微泡及其制備方 法。為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種靶向環(huán)肽修飾的脂質體微泡，包括帶有 鏈酶親和素的脂質體微泡，其特征在于，所述脂質體微泡通過鏈酶親和素與生物素的親 和作用連接生物素-聚乙二醇-可與肝纖維化或肝硬化中新生血管內皮細胞表面上的受體 相結合的靶向環(huán)肽。脂質體微泡中包裹氮氣和全氟碳的混合物，起到超聲顯影作用。所述的肝纖維化或肝硬化中新生血管內皮細胞表面上的受體為至少一種在病理 狀態(tài)下上調的受體，如整合素α νβ 3受體。
所述的靶向環(huán)肽為環(huán)(精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-酪氨酸-賴氨酸)，即 C(RGDyK)，其可以特異性結合肝星狀細胞，從而達到特異性肝纖維化診斷并提高診斷 靈敏度的目的。環(huán)肽中的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)序列是新生血管內皮細胞 多種整合素受體結合位點。其中，y代表右旋酪氨酸殘基，K代表賴氨酸殘基且不影響 與靶向受體結合。本發(fā)明還提供了上述靶向環(huán)肽修飾的脂質體微泡的制備方法，其特征在于，具 體步驟為
第一步將摩爾比為1.1 1.3: 1的靶向環(huán)肽與生物素-聚乙二醇-N-羥基琥珀 酰亞胺酯共同溶解于pH=8的磷酸鹽緩沖液中，室溫攪拌1-5小時，過濾，得到靶向環(huán) 肽-聚乙二醇-生物素粗品，用制備型HPLC純化，冷凍干燥得純品；
第二步在冰上將第一步得到的靶向環(huán)肽-聚乙二醇-生物素純品和帶有鏈酶親和 素的脂質體微泡分別溶解于生理鹽水中，將上述兩種生理鹽水溶液混合，得到靶向環(huán)肽 修飾的脂質體微泡。所述的C(RGDyK)的制備方法如下利用芴甲氧羰基固相多肽合成方法，以 0-(ΙΗ-苯并三唑-1-基)-Ν,Ν,Ν',Ν’-四甲基異脲六氟化磷和二異丙基乙胺為縮合劑，依 次在芴甲氧羰基-甘氨酸-二氯三苯甲基樹脂上(Fmoc-Gly-2-CKTrt resin)接入側鏈 保護的精氨酸(R)、賴氨酸(K)、d_酪氨酸(y)和天冬氨酸(D)，經1%三氟乙 酸(TFA)切割后得到側鏈保護的線狀肽鏈D (otBu) -Y (tBu) -K (Boc) -R (Pbf) -G。再在 DIEA的催化下，用六氟磷酸苯并三唑-1-基-氧基三吡咯烷基磷(PyBOP)進行環(huán)化而 得。本發(fā)明的原理如下
1.精氨酸一甘氨酸一天冬氨酸(arginine-glycine-asparagic acid, RGD)系列是整合素
結合配基的最常見識別位點。整合素α ν β 3能識別ECM中特異構象的RGD配體。人 工合成含RGD肽鏈高通量篩選發(fā)現(xiàn)，首尾環(huán)合的精氨酸-甘氨酸_天門冬氨酸-(右旋) 酪氨酸-賴氨酸(C(RGDyK))、精氨酸_甘氨酸_天門冬氨酸-(右旋)苯丙氨酸-賴 氨酸(RGDfK)等五肽分子也能和整合素α νβ 3受體特異結合，對五肽中賴氨酸側鏈上 活性氨基進行小分子修飾并不會顯著影響受體與配基結合活性。在我們的前期研究中，發(fā)現(xiàn)活化HSCs中整合素ανβ3表達明顯上調， C(RGDyK)多肽在早期肝纖維化的診斷中可以做為一種潛在的示蹤劑。這部分研究 結果已經發(fā)表 SCI 文章Biochemical characterization of the binding of cyclic RGDyK to hepatic stellate cells. Xiao-wei Huang, Ji-Yao Wang, et al. Biochemical Pharmacology. 2010, 80: 136-143. (IF=4.8,2008)
另外，我們也發(fā)現(xiàn)在硫代乙酰胺(thioacetamide, TAA)和膽總管結扎(bile duct ligation, BDL)誘導的兩種大鼠肝纖維化模型中，整合素α νβ 3和a_平滑肌肌動蛋白 (a-smooth muscle actin, α-SMA)表達在程度和部位上密切相關，它和肝纖維化的發(fā)展 趨勢是一致的。并已經進行了 SPECT顯像的初步體內研究。2.目前，國外已有不少通過以RGD環(huán)肽標記的對比劑對整合素α νβ 3受體表達 進行顯像的分子影像學研究。主要工作集中在腫瘤新生血管、血管損傷重塑、破骨細胞 參與的骨重建等方面。雖然常規(guī)超聲難以在早期診斷肝纖維化，但是超聲微泡的應用極大地改善了聲學圖像，而且靶向超聲微泡的應用可使超聲影像拓展到分子影像領域，造 影定量分析軟件可采集研究區(qū)域內的序列動態(tài)造影影像，分析其內各像素及造影劑氣泡 回波的量的變化，從而可獲得反映細胞功能變化的血流參數(shù)。國外曾應用此技術了解整 合素α νβ 3在實驗性腫瘤血管新生時的表達及干預后改變。而在肝纖維化中，目前未見 相關的研究報道。本發(fā)明的優(yōu)點是
1.分子成像技術的優(yōu)點在于它能從空間和時間上對活體生物學過程進行量化，避免 抽樣誤差并彌補組織學分析不能提供功能信息的缺陷；另外，由于分子影像學手段可以 對同一動物的分子表達模式進行動態(tài)研究，所以可以大大減少對動物的需求并增加研究 結果的可信度。2.超聲波成像技術在若干方面優(yōu)于其他成像模式。例如，超聲成像是瞬間和實 時的，而其他大多數(shù)成像程序的完成時間通常要以分鐘計算。與核醫(yī)學及CT技術不同， 超聲成像無需使用電離輻射。盡管核磁共振成像技術(MRI)可提供與顯微超聲系統(tǒng) (Vevo770)相似的空間分辨率，但對于呼吸或心跳引起的運動樣本進行核磁共振成像是困 難和耗時的。最新的高頻微超聲波成像技術(VeVO770)可達到與核磁共振成像相接近的 空間分辨率，并能實現(xiàn)在同一平臺上無創(chuàng)傷性地進行實時的解剖學，血流動力學及分子 數(shù)據(jù)采集和量化分析研究。微型超聲波成像可運用在各種不同的物質上，而且對成像理 論與經驗要求很低。3.超聲成像造影劑應用了微氣泡的散射特性。最常用的造影劑是被稱為微氣泡 (microbubbles)的氣體壓縮微粒。由于氣/液臨界界面的阻抗差較高，再加上固有的相
互作用，所以，超聲造影劑易于造成比血液或者其他組織更大的超聲波反向散射。包膜 氣泡造影劑微粒對常規(guī)超聲以及高頻顯微超聲均適用。這些造影劑外殼很薄，殼內含有 少量生物相容氣體。通過靶分子配體造影劑外殼的接合可容易的實現(xiàn)造影劑對分子靶標 的鎖定。當前的技術允許多種潛在靶分子配體參與這種接合作用，包括單克隆的抗體， 多肽，糖蛋白，和核酸。微氣泡作為一種超聲造影劑，它的直徑通常在0.5-5微米之間， 這正是一般條件下血管的空間。這使得對血管內部分子目標的檢測成為可能，但是對細 胞內分子的成像還不能達到。微氣泡可被超聲波的高壓脈沖擊破。這種簡單快速地將造 影劑氣泡摧毀的過程使得將這些造影劑迅速地從血液里清除，以及對結合分子靶標的造 影劑與循環(huán)造影劑的辨別成為可能。與其他種類的影像設備相比，顯微超聲可實現(xiàn)在單 次成像過程中快速檢測若干分子標志物的表達。4.本發(fā)明中，我們首先對c (RGDyK)進行PEG和Biotin修飾，然后把 Biotin-PEG-c (RGDyK)連接在帶有strepavidin涂層外殼的脂質體微泡表面。這種延
伸的PEG鏈接不僅改善了超聲微泡的藥代動力學，延長了靶向微泡循環(huán)時間，同時也盡 可能減少了脂質體微泡對結合的c (RGDyK)的結合受體能力的空間位阻。
圖1為靶向超聲造影流程示意圖2為纖維化大鼠肝臟靶向超聲微泡增強造影代表性影像圖； 圖3為感興趣區(qū)域(ROI)內的平均信號強度(MPA)與時間關系曲線圖。
具體實施例方式下面結合實施例來具體說明本發(fā)明。實施例1 C(RGDyK)的合成
利用芴甲氧羰基(Fmoc)固相多肽合成方法，以0-(ΙΗ-苯并三 唑-1-基)-Ν,Ν,Ν',Ν’-四甲基異脲六氟化磷(HBTU) / 二異丙基乙胺(DIEA)為縮合 劑，依次在芴甲氧羰基-甘氨酸_ 二氯三苯甲基樹脂上(Fmoc-Gly-2-Cl-Trt resin)接入 側鏈保護的精氨酸(R)、賴氨酸(K)、d_酪氨酸(y)和天冬氨酸(D)，經1%三 氟乙酸(TFA)切割后得到側鏈保護的線狀肽鏈D (otBu)-Y (tBu)-K(B0C)-R(Pbf)-G。 再在DIEA的催化下，用六氟磷酸苯并三唑-1-基-氧基三吡咯烷基磷(PyBOP)進行環(huán) 化而得。具體過程如下0.25g Fmoc-Gly-2-CKTrt resin (取代度lmmol/g)置于多肽合
成管中，N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶脹后，20%哌啶DMF溶液脫去Fmoc保護基， 加入精氨酸反應液(2.2mmol 2,2,4,6,7-五甲基二氫苯并呋喃-5-磺酰-精氨酸溶于4ml 0.5mol/L HBTU的DMF溶液與ImlDIEA中)，于室溫振蕩30分鐘，反應結束后抽濾除 去反應液，并以DMF洗滌樹脂。樹脂再以20%哌啶DMF溶液脫去Fmoc保護基，以 同樣的方法依次反應叔丁氧羰基-賴氨酸、叔丁基-酪氨酸和叔丁氧基-天冬氨酸，最 后一個氨基酸接入樹脂并脫去Fmoc保護基后，樹脂用二氯甲烷洗滌數(shù)次，然后加入2ml 1%TFA反應2分鐘，抽濾收集濾液，重復處理10次，合并濾液。濾液旋轉蒸發(fā)濃縮后， 加入蒸餾水析出沉淀，冷凍干燥得側鏈保護的線狀肽。所得的線性肽溶于DMF中，加入 1.1倍于多肽量的PyBop與DIEA于室溫攪拌過夜，反應后加水析出沉淀，抽濾得沉淀。 所得沉淀用95%TFA反應脫側鏈保護，加水稀釋后，與制備型HPLC純化(色譜柱C18 300A,洗脫方法5%乙腈含0.1%TFA水溶液至25%乙腈含0.1%TFA水溶液1小時梯度 洗脫)，冷凍干燥得c (RGDyK)。實施例2
(1) c (RGDyK) -PEG-Biotin 合成 將制得的0.012mol C(RGDyK)與O.Olmol生物素-聚乙二醇_N_羥基琥珀酰亞胺酯 (biotin-PEG-NHS)溶解于5ml磷酸鹽緩沖液(pH=8)，于室溫攪拌3小時，過濾，制 得C(RGDyK)-PEG-Biotin粗品，經制備HPLC純化(色譜柱C18 300九洗脫方法 35%乙腈含0.1%TFA水溶液至55%乙腈含0.1%TFA水溶液1小時梯度洗脫)，冷凍干燥 得純品。(2) Biotin-PEG-C(RGDyK)修飾的靶向超聲微泡的制備
所用的帶有鏈酶親和素的脂質體微泡為加拿大Visualsonics公司生產的VS-11675 型號產品。首先用綠針頭接上白蓋注射器，注射500 μ 1生理鹽水至造影劑瓶中，所述造 影劑瓶中裝有上述帶有鏈酶親和素的脂質體微泡IO9個/ml，棄針管，留針頭，平衡數(shù)秒 中后拔除針頭。輕柔振蕩10秒，室溫靜置5分鐘。將20 μ g Biotin-PEG-c (RGDyK)用 生理鹽水稀釋至400 μ 1終體積，儲存在Iml Ep管中。用帶綠色針頭的Iml注射器將多肽 轉移至造影劑瓶中，終體積為900 μ 1。輕柔振蕩15min，室溫靜置得到靶向微泡修飾的造影劑。將上述 Biotin-PEG-c (RGDyK)用同型對照多肽 c (RGAyK) -PEG-Biotin 替換，
同樣方法制備同型對照造影劑。將灰色針頭接上預充0.7ml生理鹽水的綠蓋注射器，用于注射后沖洗。用綠針 接上Iml注射器，抽吸大約100 150 μ 1同型對照造影劑，換灰色針頭備用。同樣的方 法抽吸100 150 μ 1靶向多肽造影劑，換灰色針頭備用。上述操作均在冰上進行。應用例
使用實施例2得到的靶向微泡修飾的造影劑以及同型對照造影劑進行靶向超聲微 泡造影如下
1、進入VisualSonics Vevo770 高分辨率小動物超聲系統(tǒng)，設置參數(shù):RMV 707B 30MHz, Power 50%, RF cycles 1, Frame rate 20, Sequence Destroy Position 30o/o。2、將大鼠麻醉，體溫維持在37°C，仰臥固定，剔除腹部鼠毛，選擇合適的體位 使肝臟影像在最大截面，行尾靜脈插管。3、進行靶向超聲微泡造影流程。4、將靶向微泡修飾的造影劑和同型對照造影劑通過大鼠尾靜脈插管注入。注入 微泡的量為100-150 ul (5X IO7微泡&100 ul)，然后用20 ul的生理鹽水沖洗。5、每一只大鼠都以隨機的順序接受一劑靶向微泡修飾的造影劑和一劑同型對照 造影劑，前后間隔20分鐘。注射之后立即以10%的低能量確認微泡在肝臟中的存在，隨 后停止采樣4分鐘。6、經過4分鐘的積累期之后，圖象采集以50%的能量重新開始。采集了大約 200幀圖象之后，用中心頻率為10 MHz的高能破壞脈沖破壞上升峰的微泡。在高能破壞 脈沖之后，圖象采集立即以50%的能量重新開始，可以觀察到循環(huán)中殘留的微泡重新充 盈峰值。7、結果分析
黏附的微泡用破壞一減影影像程序獲取。在應用破壞脈沖之前肝臟內的像素幅度來 源于組織、粘附微泡和循環(huán)中的非粘附微泡的聲學反應。破壞脈沖消除了上升峰內的微 泡，在破壞脈沖之后的幾秒鐘內，像素幅度來源于組織和重新補充上升峰的循環(huán)中殘留 的非粘附微泡。代表粘附微泡的像素的空間分布通過數(shù)字減影的方式獲得，即從破壞脈 沖之前的圖象中減去破壞脈沖之后的參考圖象。參考圖象由100幀“7秒)圖象構成， 是在破壞脈沖應用之后立即采集的，并且預先以3X3的低通過濾去除噪音。參考圖象一 張張地與類似的經過過濾的對比影像相比較，與參考圖象相關性最好的圖象被選出來， 這樣做可以使減影之后的圖象中殘留的微泡信號最少。相關性最好的參考圖象以數(shù)字減 影的方式從使用破壞脈沖之前和之后所采集的圖象中去除，像素幅度的差異被編碼成彩 色掩碼覆蓋在B超圖象上。如圖1所示，為靶向超聲造影流程示意圖。圖2為纖維化大 鼠肝臟靶向超聲微泡增強造影代表性影像圖。圖3為感興趣區(qū)域(ROI)內的平均信號強 度(MPA)與時間關系曲線圖。
權利要求
1.一種靶向環(huán)肽修飾的脂質體微泡，包括帶有鏈酶親和素的脂質體微泡，其特征在 于，所述脂質體微泡通過鏈酶親和素與生物素的親和作用連接生物素-聚乙二醇-可與肝 纖維化或肝硬化中新生血管內皮細胞表面上的受體相結合的靶向環(huán)肽。
2.如權利要求1所述的靶向環(huán)肽修飾的脂質體微泡，其特征在于，所述的肝纖維化或 肝硬化中新生血管內皮細胞表面上的受體為整合素。
3.如權利要求1所述的靶向環(huán)肽修飾的脂質體微泡，其特征在于，所述的整合素為整 合素ανβ30
4.如權利要求1所述的靶向環(huán)肽修飾的脂質體微泡，其特征在于，所述的靶向環(huán)肽為 帶有精氨酸_甘氨酸_天冬氨酸序列的環(huán)肽。
5.如權利要求1所述的靶向環(huán)肽修飾的脂質體微泡，其特征在于，所述的帶有精氨 酸-甘氨酸-天冬氨酸序列的環(huán)肽為環(huán)(精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-酪氨酸-賴氨酸)。
6.如權利要求5所述的靶向環(huán)肽修飾的脂質體微泡，其特征在于，所述的環(huán)(精氨 酸_甘氨酸_天冬氨酸_酪氨酸_賴氨酸)的制備方法如下利用芴甲氧羰基固相多肽合成方法，以0-(頂-苯并三唑-1-基)-風風"3’-四甲基 異脲六氟化磷和二異丙基乙胺為縮合劑，依次在芴甲氧羰基_甘氨酸_ 二氯三苯甲基樹脂 上接入側鏈保護的精氨酸、賴氨酸、d_酪氨酸和天冬氨酸，經三氟乙酸切割后得到側鏈 保護的線狀肽鏈；再在二異丙基乙胺的催化下，用六氟磷酸苯并三唑-ι-基-氧基三吡咯 烷基磷進行環(huán)化而得。
7.權利要求1所述的靶向環(huán)肽修飾的脂質體微泡的制備方法，其特征在于，具體步驟為第一步將摩爾比為1.1 1.3: 1的靶向環(huán)肽與生物素-聚乙二醇-N-羥基琥珀 酰亞胺酯共同溶解于pH=8的磷酸鹽緩沖液中，室溫攪拌1-5小時，過濾，得到靶向環(huán) 肽-聚乙二醇-生物素粗品，用制備型HPLC純化，冷凍干燥得純品；第二步在冰上將第一步得到的靶向環(huán)肽-聚乙二醇-生物素純品和帶有鏈酶親和 素的脂質體微泡分別溶解于生理鹽水中，將上述兩種生理鹽水溶液混合，得到靶向環(huán)肽 修飾的脂質體微泡。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種靶向環(huán)肽修飾的脂質體微泡及其制備方法。所述的靶向環(huán)肽修飾的脂質體微泡包括帶有鏈酶親和素的脂質體微泡，其特征在于，所述脂質體微泡通過鏈酶親和素與生物素的親和作用連接生物素-聚乙二醇-可與肝纖維化或肝硬化中新生血管內皮細胞表面上的受體相結合的靶向環(huán)肽。本發(fā)明還提供了上述靶向環(huán)肽修飾的脂質體微泡的制備方法。將本發(fā)明的靶向環(huán)肽修飾的脂質體微泡應用于超聲造影，具有較高的靈敏度。
文檔編號A61K49/22GK102008736SQ20101058291
公開日2011年4月13日 申請日期2010年12月10日 優(yōu)先權日2010年12月10日
發(fā)明者王吉耀, 謝操, 陸偉躍, 黃曉偉 申請人:復旦大學, 復旦大學附屬中山醫(yī)院