Tanı ve teranostik amaçlı kanser hücresi görüntülemesi yapabilen analit duyarlı 1,2-diokzetan temelli kemilüminesan ajanların geliştirilmesi

Diokzetan bazlı bu kemilüminesan ajanlarda çığır açan bir dönüm noktası, 1987'de Schaap ve arkadaşları tarafından tetiklenebilir fenoksi 1,2 dioksetan türevlerinin yayınlanmasıyla elde edilmiştir. Kemilünesana dayalı ışık emisyonunun oluşum mekanizmasında, ilk olarak, fenol grubunun korunduğu ve ilgili biyolojik analit ile ayrılabilen substratın (kafes grubu), bu analitle ile oradan ayrılmasıyla fenolat-diokzetan kararsız yapısı oluşur. Bu oluşan ara ürün, kimyasal uyarım ile benzoat ester yapısına parçalanır ve bu uyarılmış yapı ışık emisyonuyla temel hale geri döner. Yani, ışıma herhangi bir ışık uyarımı olmadan, kimyasal olarak gerçekleşmektedir. Bu çığır açan gelişmeye rağmen, Schaap tarafından yayınlanan bu kemilüminesan ajanlar, su ortamında yeterli miktar ışık oranına sahip olmadıklarından dolayı biyolojik ortamlarda görüntüleme uygulamaları sınırlı kalmıştır. Birçok çalışmada bu sinyalin kuvvetlendirilmesi yüzey aktif madde ilavesi ve yapının florofor özelliğe sahip bir grup ile modifikasyonu gibi yöntemlerle dolayı yoldan yapılmıştır. Direkt olarak sinyal artışının sağlanması, fenoksi diokzetan türevi molekülünün kendi ışık emisyonunun arttırılmasından geçmektedir. 2017 yılında, Shabat ve çalışma arkadaşları, yapıya elektron verici bir grup ekleyip konjugasyonun arttırılmasıyla ışık emisyonunda hayli yüksek bir artış elde etmişlerdir. Elektron çekici grup olarak, halkaya, akrilik asit, metil akrilat ve akrilonitril substitüsyonu 3043 kata kadar daha güçlü kemilüminesans sinyal elde etmişlerdir. Bunun üzerine, birçok farklı endojen analitin hücre ve hayvan boyutunda görüntülemesi yapılmıştır. Görüntüleme uygulamalarının yanı sıra, kemilüminesana dayalı sistemler, teranostik sistemlerde de kullanılmaya başlanılmıştır. İlk kez 1998 yılında John Funkhouser tarafından kullanılan teranostik ajan kavramı tek bir sistem ile hem tanı (görüntüleme) hem de terapiyi yapılması anlamına gelmektedir. Bu sistemler, terapiyi ve görüntülemeyi sağlayan birer ajanın parçalanabilir bir yapı vasıtasıyla birbirlerine konjuge edildiği yapılar olmakla birlikte aynı zamanda kanser hücrelerinde ifadelenmesi fazla olan reseptörlere seçici gruplar da içerirler. Yani, bu ajanlar vasıtasıyla tanı ve tedavi eş zamanlı olarak sağlanabildiği için, ilgili terapötik ajanın farmakokinetik özelliklerini iyileştirirken, aynı zamanda kanser hücrelerine seçici olduğu için geleneksel tedavi yöntemlerinin istenmeyen yan etkilerini minimize etmektedir. Bu çalışmada ilk olarak lösin aminopeptidaz (LAP) ile aktifleşen, elektron çekici grup olarak metil akrilat içeren 1,2 diokzetan temelli kemilüminesan ajan sentezlenmiştir (CL-LAP). Sentezlenen bu görüntüleme ajanının seçici olarak LAP enzimine duyarlı olduğu önce solüsyon içerisinde çeşitli konsantrasyonlarda enzim ilave edilerek ispat edilmiş olup, optimum enzim konsantrasyonu 15 ng/mL bulunmuştur. Sonrasında, endojen LAP aktivitesi in vitro görüntülenmiştir. Çalışmanın ikinci kısmında ise, Karboksilesteraz 2 (CES2) enzimi ile aktifleşen, elektron çekici grup olarak akrilonitril içeren 1,2 diokzetan temelli kemilüminesan ajan (CL-CES2) sentezlenmiştir. Sentezlenen bu görüntüleme ajanının seçici olarak CES2 enzimine duyarlı olduğu önce solüsyon içerisinde 55 ng/mL enzim ilave edilerek ispat edilmiş olup, sonrasında endojen CES2 aktivitesi in vitro görüntülenmiştir. Çalışmanın son kısmında ise glutatyon ile aktifleşen ve görüntüleme ajanı olarak 1,2-diokzetan temelli lüminofor; terapötik etkiyi sağlayan kısım olarak klorambusil kemoterapi ajanını ve bu iki kısmı birbirine bağlayan, glutatyon ile kırılabilen disülfit içeren bağlayıcı zincirini içeren teranostik ajan sentezlenmiştir (CL-SS-CBL).