Journal of Medicinal Chemistry：靶向心肌线粒体的PET/荧光双模态小分子成像探针取得进展
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，核素显像可从心肌代谢方面评估心血管症状，灵敏度和特异度较高，但存在半衰期短、成本高等缺陷，导致核素显像应用受限，临床上迫切需求新型PET心脏功能显像剂的出现。在前期研究中，中国科学院上海药物研究所分子影像中心发现吲哚乙烯喹啉盐F16类化合物是一
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，核素显像可从心肌代谢方面评估心血管症状，灵敏度和特异度较高，但存在半衰期短、成本高等缺陷，导致核素显像应用受限，临床上迫切需求新型PET心脏功能显像剂的出现。
在前期研究中，中国科学院上海药物研究所分子影像中心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（Chemical Science 2019， 10 (34)， 7946-7951），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（心肌细胞线粒体的膜电位同样较高）。然而，尚未有研究报道其在心脏成像中的应用。
近日，上海药物所分子影像中心等研究人员以Development of mitochondria targeted small molecule dyes for myocardial PET and fluorescence bimodal imaging为题在Journal of Medicinal Chemistry上在线发表研究论文，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。该研究基于亲脂阳离子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（图1）。
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（图2a），并通过小动物离体组织荧光成像实验（图2b），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（图2c）。
研究人员通过两步法对优选化合物5MEF进行了18F标记，放射性探针18F-5MEF具有较好的比活度（127.4±25.0 GBq/μmol）和放化纯度（>98%）。体外稳定性试验结果显示，其在PBS和FBS溶液中都具有较好的稳定性，没有检测到杂质和游离18F产生，表明探针在2h内37℃孵育下状态稳定，适于进一步体内性质探究。
在小动物PET/CT成像中，18F-5MEF也显示出良好的心脏成像效果，尾静脉给药5min后即可观察到较高的心脏摄取值（8.66 % ID/g），且滞留时间较长，2h后能保持7.03 % ID/g的心脏摄取值，心脏与非靶比值（肌肉组织）可达4.86。
