新型近红外染料，靶向碳酸酐酶IX，用于荧光成像应用

《Investigative Radiology》：Novel Near Infrared Dyes Targeting Carbonic Anhydrase IX for Fluorescence Imaging Applications

本研究开发新型醋唑胺衍生物靶向荧光探针，通过体外和体内实验评估其性能，发现Dye1-C8-AZA探针对CAIX蛋白亲和力最高（Kd=58±9 nM），显著优于现有探针HypoxyFluor-1，且不同染料结构影响体内成像效果和肿瘤富集能力，为临床应用提供了依据。

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摘要 通俗语言总结

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目标：

荧光肿瘤靶向成像是一种敏感的技术，可以帮助外科医生在切除过程中清除残留的癌组织。碳酸酐酶IX（CAIX）是一种与肿瘤相关的细胞表面糖蛋白，在缺氧环境中表达水平升高，是开发用于荧光引导手术的靶向染料的理想生物标志物。本研究描述了基于已知药物乙酰唑胺的新型CAIX靶向荧光探针的设计、合成以及体外和体内评估，探讨了靶向基团和荧光团结构对成像效果的影响。

材料与方法：

本研究中合成的所有CAIX靶向七甲氧基花青素都在不同介质中对其光学性质进行了表征。通过与人类血清白蛋白的亲和力进行了UV-VIS光谱分析。利用基于荧光的测定方法，评估了它们与重组牛CAII酶（bCAII）催化位点的亲和力。高度表达CAIX的人类结肠腺癌细胞HT-29被用于体外表征，包括细胞结合、摄取和竞争实验（通过流式细胞术进行）。最后，在具有CAIX表达特征和缺氧微环境的小鼠皮下肿瘤中，通过光学成像技术评估了一组选定探针的体内肿瘤靶向效果。

结果：

首先，通过将一种新型含葡胺的七甲氧基花青素（Dye1）与修饰后的乙酰唑胺基团进行功能化制备了一系列CAIX靶向探针。该修饰包括：1)氨基辛酸C8、2)苯丙氨酸、3)氨基-PEG2-酸以及4)较长的连接基团4a，或2种市售的苯磺酰胺。通过对这组化合物的体外筛选，选择了C8-AZA作为靶向基团，因为其亲和力最高。实际上，Dye1-C8-AZA在bCAII（K_D值为6.1 ± 1.6 nM）和表达CAIX的HT-29细胞（K_D值为58 ± 9 nM）中的亲和力均最低，甚至低于文献中已报道的CAIX靶向染料HypoxyFluor-1（HF-1）。随后，其他七甲氧基花青素（Dye2–Dye5，线性或环状结构，吲哚环上的取代基不同，以及靶向载体的偶联位置不同）也被C8-AZA修饰，并在体外和体内进行了全面表征，以评估载体和荧光团对探针性能的协同作用。这些花青素的不同化学特性影响了它们的光学性质、溶解度、与白蛋白的结合能力、生物分布和成像效果，但对其对目标分子的高亲和力没有影响。在体内实验中，所有C8-AZA探针均显示出高且特异的肿瘤积聚能力，通常优于HF-1。

结论：

合成了多种CAIX靶向探针，以研究不同分子载体和染料对生物性质的协同效应。所有含有C8-AZA靶向基团的探针均表现出更高的靶向亲和力和特异性，而体内的成像效果也受到标记染料结构的显著影响。所有探针，尤其是Dye1-C8-AZA，在体内均表现出高效的肿瘤积聚能力。这些结果为进一步研究CAIX作为肿瘤荧光成像的合适靶标提供了支持，并为未来的临床应用奠定了基础。

通俗语言总结：本研究开发了新的荧光探针，用于手术中的肿瘤成像，重点关注在缺氧癌细胞中大量存在的CAIX蛋白。研究人员使用乙酰唑胺衍生物制备了多种探针，并在体外和体内进行了测试。其中，Dye1-C8-AZA对CAIX的亲和力最高，优于现有的染料。不同的化学结构影响了探针的成像性能、溶解度和分布，但所有探针都保持了强烈的靶向亲和力。在小鼠模型中，这些探针能够有效显示表达CAIX的肿瘤，表明它们在提高手术精准度（通过更清晰地可视化癌组织）方面具有潜在临床应用价值。

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