一、课题背景
癌症是严重危害人类健康的三大疾病之一。目前，晚期癌症难以攻克。早期诊断和治疗仍然是治疗癌症的最有效手段，对提高患者的生存率具有重要意义。与正常组织和器官相比，肿瘤具有酸性、乏氧和高活性酶的微环境。科学家们做了大量的研究，发现了一些肿瘤标志物，其广泛分布于人体各组织器官，有的在原发性和转移性肿瘤中的表达异常高，可能是肿瘤治疗的潜在靶点和肿瘤诊断及预后的标志物，对其进行精准检测非常重要。快速和准确地诊断恶性肿瘤促进了分析技术的进步，以高度敏感和选择性地检测癌症相关的生物标志物。在众多与肿瘤相关的生物标志物中，酶类因其化学特异性和快速催化反应而受到广泛关注，是一类重要的生物标志物[1]。
gamma;-谷氨酰转肽酶(gamma;-glutamyl transpeptidase，GGT)是谷胱甘肽(GSH)或其他gamma;-谷氨酰物质分解gamma;-谷氨酰基所必需的酶，在调节细胞内GSH和半胱氨酸稳态方面发挥重要作用。由于gamma;-谷氨酰转肽酶可以水解谷胱甘肽(GSH)的gamma;-谷氨酰键，裂解出gamma;-谷氨酰基，其降解的氨基酸从细胞外进入细胞并重组为谷胱甘肽，所以GGT在这种gamma;-谷氨酰循环中起着重要作用[2]。同时，gamma;-谷氨酰转肽酶也是一种重要的肿瘤标志物，GGT活性的升高已经被证实与口腔癌、肝癌、宫颈癌和卵巢癌的发生和发展有关[3-4]。GGT的异常表达可作为诊断肿瘤的依据。虽然这种酶在癌症发展中的作用尚不清楚，但GGT是一种氧化性启动子，参与癌前细胞转变为癌细胞的过程。半胱氨酸是蛋白质合成所必需的氨基酸，是肿瘤细胞生长的重要因子。因此，GGT介导半胱氨酸进入细胞是肿瘤细胞增殖的原因之一[5]。一项关于GGT表达和大肠癌之间关系的研究表明，这种酶在癌症组织中的表达是正常组织的2倍以上。综上所述，在血清、活细胞和病理组织中GGT活性的准确检测和显像对肿瘤的诊断、治疗和处理具有重要意义[1]。
近红外光(Near-Infrared, NIR)波长范围为780-2526 nm，是一种介于可见光与中红外光之间的电磁波，它是最早发现的非可见光区域之一。一般而言，近红外荧光分析技术应用中近红外波长范围在650-1000 nm之间。近红外荧光成像技术与非近红外荧光成像技术最大的不同之处在于激发光照射下荧光团分子所发射的荧光波长位于近红外区域,这一特点使得近红外荧光成像技术较非近红外荧光成像技术具有很多优势。比如，近红外荧光成像技术能够避免生物样品内自发荧光的干扰。在一定的光谱范围内，生物组织中的许多物质具有较强的光吸收和荧光发射性质。在整个紫外-可见光谱区，多种血红蛋白及组织色素具有光吸收和荧光发射性质;生物样品中的水和脂类化合物则在中红外光谱区有较强的吸收。然而，生物样品在700-900 nm的近红外光谱区内无明显的光吸收和荧光发射性质。因此，近红外荧光成像技术具有无背景荧光干扰的特点[6]。其次，近红外荧光成像技术能够实现组织深处的荧光成像。与紫外-可见光相比，近红外光的穿透力较强，其在生物样品内受到光散射的影响较小，能较容易地进入样品内部深处或从样品内部穿透样品到达外部，可以实现内部被测物的检测与分析，且同时对生物样本光损伤较小[7]。综上所述，近红外荧光探针由于具有低背景荧光干扰、较深的组织穿透深度和最小生物样本光损伤等特点，这类探针具有巨大的研究潜力和广阔的发展空间。
二、要解决的问题
计划设计并合成gamma;-谷氨酰转肽酶响应近红外小分子荧光探针
三、可行性分析
如背景所述，GGT高表达与肿瘤的发生密切相关，被认为是一种潜在的癌症生物标志物。准确检测肿瘤细胞内GGT的活性对疾病的早期诊断和预测治疗效果极为重要。目前,GGT活性的检测方法有放射性同位素标记法、比色法、高效液相色谱法(HPLC)以及荧光法,每种方法各具特色。然而,放射性同位素标记法产生的残留物会对人体造成一定的损害,比色分析法和高效液相色谱法对仪器设备要求较高,同时不适合用于生物样品的实时成像。相对来说,荧光分析法具有检测灵敏度高、样品前处理简单、无创性好、实时成像监测等优势,可以准确、特异地检测细胞中GGT的活性。
而背景中提到的近红外荧光探针更是具有无背景荧光干扰、对生物样本损伤较小的优点。因此近红外荧光探针现在被应用于很多领域，例如检测活性氧和活性氮、检测pH值变化、检测金属离子等，以及本次实验所需要的检测酶的活性。如果成功利用近红外荧光探针准确检测到肿瘤细胞内GGT的活性，将会对肿瘤的早期诊断和预测治疗提供很大帮助。
四、研究的方法和内容
