近日，中国科学院上海药物研究所分子影像中心的科研人员基于小分子亲脂阳离子F16特有的荧光性能及线粒体靶向机制，设计并合成了一种新型的双模态探针5MEF，可用于心肌的PET成像和荧光成像。相关研究成果以封面文章发表于《药物化学杂志》。
目前，中国城乡居民心血管病死亡率持续升高，位居总死因首位。临床上常用X线、CT、磁共振、超声和放射性核素显像作为心血管病的诊断手段。其中，核素显像可以从心肌代谢方面评估心血管症状，虽然该手段具有较高的灵敏度和特异度，但也存在半衰期短、成本高等缺陷，这导致核素显像应用受限。新型PET心脏功能显像剂成为临床迫切需求。
在前期研究中，研究人员发现吲哚乙烯喹啉盐F16类化合物是一种具有广阔前景的靶向肿瘤线粒体的诊疗化合物，具有高度疏水性，可跨过细胞膜和线粒体膜的疏水屏障，在线粒体膜电位较高的肿瘤细胞内高度富集。心肌细胞因代谢旺盛线粒体膜电位同样较高，然而，尚未有研究报道其在心脏成像中的应用。
在这项研究中，研究人员首次报道了利用小分子亲脂阳离子F16用于心脏成像的研究。
研究人员基于小分子化合物F16设计并合成了一系列F16衍生化合物，并通过小动物离体组织荧光成像实验，筛选出了优选化合物5MEF。5MEF具有较好的心脏荧光成像效果，且对心脏没有明显的毒性，适合进一步制备成放射性18F标记的PET心脏显像探针。同时，细胞共定位染色实验也证明，5MEF在心肌细胞AC16线粒体中有明显富集效果。
随后，研究人员通过两步法对优选化合物5MEF进行了18F标记，研究发现放射性探针18F-5MEF具有较好的比活度和放化纯度，并在小动物PET/CT成像中也显示出良好的心脏成像效果。
研究表明，基于线粒体膜电位靶向机制研发的探针5MEF，对心衰早期的诊断及各类心血管疾病心肌存活情况的准确评估具有一定的优势。同时，探针5MEF的开发为小分子化合物F16开辟了新的生物医学应用，也为基于亲脂阳离子的心肌PET显像剂的研发提供了新方向。
复旦大学华山医院核医学科与上海药物研究所联合培养学生郑玲玲、上海药物研究所博士后汪志明为该论文共同第一作者，复旦大学华山医院核医学科教授刘兴党、上海药物所研究员陈浩、程震研究员为通讯作者。该研究获得了科技创新2030—“脑科学与类脑研究”重大项目、国家自然科学基金、上海市科技重大专项、上海市浦江人才等项目的资助。（来源：中国科学报 田瑞颖）
相关论文信息：https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.1c01660
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