[发明专利]用于使神经干细胞的对称和不对称分裂可视化的荧光化学染料

说明书

相关申请

本申请要求于2012年10月29日提交的美国临时申请No.61/719,587的权益。上述申请的全部教导通过引用并入本文。

背景技术

虽然神经干细胞的对称和不对称分裂是作为脑发育之基础的基本机制，但是这些细胞分裂的实时研究仍然非常困难。神经干细胞对称分裂以增殖或者不对称分裂以分化。形态学上，这两种类型的分裂是不可区分的。

小鼠神经球模型系统使得能够进行哺乳动物脑发育研究和神经元疾病研究。通过使用可进行基因操纵以表达与一些细胞命运决定子融合的荧光蛋白质的线虫和果蝇细胞，活体成像已用于使不同类型的细胞分裂可视化。一些研究通过研究表达荧光蛋白质之细胞的位置和移动示出了小鼠和斑马鱼脑中不同类型的神经干细胞分裂。然而，由于缺乏适当的标记物和工具，脊椎动物细胞在细胞培养物中的连续对称和不对称分裂的成像是不可能的。

因此，需要可应用于培养细胞并通过例如荧光显微镜实时可视化的化学染料。这样的染料在研究干细胞发育和鉴定可调控神经细胞命运以用于再生医学的药物方面是非常有用的。

发明概述

本文中描述了对神经干细胞具有特异性的荧光rosamine染料。本文中还描述了所述荧光rosamine染料的合成以及所述荧光rosamine染料对神经干细胞的对称和不对称分裂进行实时光学成像的应用。荧光rosamine染料由结构式(I)表示：

其中X阴离子。

本文中还提供了检测样品中的神经干细胞的方法，所述方法包括：在如果神经干细胞存在时足以使结构式(I)化合物能够标记神经干细胞的条件下使可能包含神经干细胞的样品与结构式(I)化合物相接触；以及检测由结构式(I)化合物发射的信号，从而在如果神经干细胞存在时检测样品中的神经干细胞。

本文中还提供了检测神经干细胞分裂成第一子细胞和第二子细胞的对称和不对称分裂的方法，所述方法包括：在足以使结构式(I)化合物能够标记神经干细胞的条件下使包含神经干细胞的样品与结构式(I)化合物相接触；使神经干细胞分裂成第一子细胞和第二子细胞；以及检测第一子细胞和第二子细胞中由结构式(I)化合物发射的信号，其中第一和第二子细胞中近似相等强度的信号指示对称分裂，并且第一子细胞中存在与第二子细胞相比显著更强的信号指示对称分裂，从而检测神经干细胞分裂成第一子细胞和第二子细胞的对称和不对称分裂。

本文中还提供了鉴定抑制神经干细胞分化的化合物的方法，所述方法包括：在足以使结构式(I)化合物能够标记神经干细胞的条件下使包含神经干细胞的样品与结构式(I)化合物和可能抑制神经干细胞分化的化合物相接触；在足以使未与可能抑制神经干细胞分化的化合物相接触的神经干细胞分裂成第一子细胞和第二子细胞的条件下孵育神经干细胞；以及检测由结构式(I)化合物发射的信号，其中经可能抑制神经干细胞分化的化合物处理的样品中信号与对照信号相比显著更大的强度指示抑制神经干细胞分化，从而鉴定抑制神经干细胞分化的化合物。

本文中还提供了鉴定抑制或刺激神经干细胞分化的化合物的方法，所述方法包括：在足以使结构式(I)化合物能够标记神经干细胞的条件下使包含神经干细胞的第一样品与结构式(I)化合物和可能抑制或刺激神经干细胞分化的化合物相接触；在足以使未与可能抑制或刺激神经干细胞分化的化合物相接触的第二样品中的神经干细胞分裂成至少第一子细胞和第二子细胞的条件下孵育神经干细胞；以及在如果由结构式(I)化合物发射的信号存在时检测第一和第二样品中的细胞中由结构式(I)化合物发射的信号，其中第一样品中的细胞数显著不同于第二样品的信号指示抑制或刺激神经干细胞分化，从而鉴定抑制或刺激神经干细胞分化的化合物。

结构式(I)化合物对小鼠神经球中不同的神经干细胞群染色，所述神经球是处于不同分化阶段的异质细胞簇。结构式(I)化合物对这种不同的神经干细胞群的特异性可被开发用于检测未分化的神经干细胞并通过例如时移单细胞成像(time lapse single cell imaging)使对称和不对称细胞分裂两者可视化。分裂细胞中染料的均匀分布指示对称细胞分裂，而分裂细胞中染料的不均匀分布指示不对称细胞分裂。