衰老与动脉粥样硬化、神经退行性疾病、2型糖尿病等多种疾病密切相关。细胞衰老的积累导致机体衰老,最终损害机体健康。因此,通过科学手段精准检测细胞衰老程度,探索合理有效的延缓衰老的应对策略,对维持个体健康和预防疾病发生具有重要意义。细胞衰老过程中,衰老相关的β-半乳糖苷酶(Senescence-associatedβ-galactosidase,SA-β-gal)、p16、p21和p53水平随衰老程度加剧而显著增加,故这些常被用做衰老细胞检测的生物标志物。SA-β-gal则是众多衰老细胞生物标志物中最经典的一个,并被广泛应用于衰老细胞的检测和治疗方面。值得注意的是,SA-β-gal是一种溶酶体来源的CCRG 81045外切糖苷酶,由GLB1基因编码,可在溶酶体中特异性地水解不同底物的β-半乳糖苷键。这启示我们如果将响应SA-β-gal的分子靶向到溶酶体中,或failing bioprosthesis能起到更好的衰老细胞诊疗效果。此外,目前已报道的荧光探针主要通过β-半乳糖实现对衰老细胞的靶向,进一步针对溶酶体的靶向探针研究的很少。所以本研究基于此设计了SA-β-gal响应的溶酶体靶向衰老细胞探针和抗衰老前药,并开展了以下两部分工作:首先,以β-D-半乳糖为苷元,1,3-二氯-7-羟基-9,9-二甲基-2(9H)-吖啶酮(DDAO)Pexidartinib半抑制浓度为荧光分子,引入吗啡啉作为经典的溶酶体靶向基团,制备了SA-β-gal响应的溶酶体靶向衰老细胞探针Gal-M-D。使用紫外和荧光光谱测定了探针的光物理性质,并通过加入酯酶和β-半乳糖苷酶后探针的荧光变化验证了探针在体外对SA-β-gal的响应。随后,通过阿霉素和喜树碱诱导,构建了MDA-MB-231细胞和Hela细胞的衰老模型。通过SA-β-gal染色和荧光定量PCR实验证实了衰老模型的构建效果。测定了Gal-M-D和不含靶向基团的探针Gal-D对细胞的毒性,在0-50μmol·L~(-1)的浓度范围内,细胞的存活率均高于80%,证明探针的生物安全性合格。此外,利用所构建模型比较了Gal-D和Gal-M-D的衰老细胞检测能力。Gal-M-D对衰老细胞的成像能力更好,且通过皮尔森系数计算证明,吗啡啉侧链的修饰使得探针能更好地靶向到溶酶体中。接着在此基础上,合成了SA-β-gal响应的溶酶体靶向抗衰老前药Gal-M-G和Gal-NC-G。以β-D-半乳糖为苷元,抗衰老的吉西他滨为母体药物,通过点击化学反应在侧链引入溶酶体靶向基团吗啡啉,制备了第一个抗衰老前药Gal-M-G。第二个前药Gal-NC-G以二甲氨基作为溶酶体靶向基团,并额外修饰了香豆素荧光分子,可同时起到示踪作用。在合成Gal-NC-G的过程中,通过优化点击化学反应条件,将产率从17.8%提高到27.6%。目前两种前药的生物实验还在进行中。基于SA-β-gal在衰老细胞诊断和治疗中的重要价值,同时,旨在进一步提高对衰老细胞的靶向性,本研究构建了SA-β-gal响应的靶向溶酶体的衰老细胞探针Gal-M-D,以及抗衰老前药Gal-M-G和Gal-NC-G。通过溶酶体靶向的衰老细胞探针Gal-M-D,证明溶酶体靶向基团的引入可使探针更好地富集在溶酶体中,响应SA-β-gal后释放荧光分子。同时,本研究也为SA-β-gal响应的溶酶体靶向抗衰老前药做了初步探索。