EF5

别名: EF-5; 383HJ2T87O; EF5; 2-(2-nitro-1h-imidazol-1-yl)-n-(2,2,3,3,3-pentafluoropropyl)acetamide; RefChem:909166; 152721-37-4;
目录号: V14795 纯度: ≥98%
EF-5(EF5;2-硝基咪唑)是一种缺氧标记试剂,用于识别细胞缺氧。
EF5 CAS号: 152721-37-4
产品类别: New1
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产品描述
EF-5(EF5;2-硝基咪唑)是一种缺氧标记试剂,用于识别细胞缺氧。
EF5 [2-(2-硝基-1H-咪唑-1-基)-N-(2,2,3,3,3-五氟丙基)乙酰胺] 是依他硝唑的五氟代衍生物,属于第二代 2-硝基咪唑类缺氧探针。它是一种生物还原性化合物,在乏氧条件下被细胞内的单电子还原酶(如 NADPH:细胞色素 P450 氧化还原酶,CYPOR)选择性还原,生成的反应性中间体与细胞大分子(蛋白质、巯基)共价结合。这一特性使 EF5 成为肿瘤缺氧的重要生物标志物。EF5 的结合可通过荧光标记的单克隆抗体(ELK3-51)进行流式细胞术和荧光显微镜检测,或通过 ¹⁸F 标记后进行正电子发射断层扫描(PET)成像。它可作为缺氧和还原酶活性的双重报告分子,具有作为乏氧激活前药伴随诊断的潜力。[1][2]
EF5 化合物本身不具备荧光特性。它是一种缺氧标记试剂,在缺氧的细胞内会与生物大分子结合形成加合物。 它的“荧光”是间接实现的,需要通过与其高度特异性的单克隆抗体进行结合,而这些抗体上预先标记了荧光染料(如 Alexa Fluor™ 488 (绿色荧光)、Cyanine 3 (橙红色荧光) 或 Cyanine 5 (远红光))。通过这种“EF5+荧光抗体”的间接标记方法,才能在荧光显微镜下检测到缺氧区域,从而实现成像和定量分析。
生物活性&实验参考方法
靶点
- EF5 is not a drug with a conventional pharmacological target. It is a substrate for one-electron reductases under hypoxia, primarily NADPH:cytochrome P450 oxidoreductase (CYPOR). The document does not provide IC50, Ki, or EC50 values for EF5 against specific enzymes. [1]
- EF5 binds covalently to cellular macromolecules (proteins, thiols) following hypoxia-dependent bioreduction, forming adducts recognized by the ELK3-51 monoclonal antibody. [2]
体外研究 (In Vitro)
- CYPOR 底物: 在 SiHa 和 HCT116 人肿瘤细胞系中,与亲本细胞相比,CYPOR 过表达导致乏氧条件下 [¹⁴C]-EF5 共价结合增加 2-4 倍。常氧条件下结合极少。[1]
- 与生物还原性前药代谢的相关性: 在 14 种人肿瘤细胞系中,EF5 的单电子还原(乏氧减去常氧)与乏氧激活前药替拉扎明和 CEN-209 的代谢还原呈强相关性。对于 CEN-209,R² = 0.64(P = 0.0005);对于替拉扎明,R² = 0.65(P = 0.0005)。EF5 结合比单独 CYPOR 活性更能预测前药还原。[1]
- 氧依赖性结合: [¹⁴C]-EF5 与细胞的结合高度依赖于氧浓度,常氧条件下结合可忽略,在乏氧条件下结合增加。结合速率与 pO₂ 成反比。[1][2]
SiHa 和 HCT116 细胞系中 CYPOR 的过度表达导致 EF-5 结合增加 2 至 4 倍,替拉扎明和 CEN-209 的代谢减少,并增加 γH2AX 的产生。在 14 种缺氧肿瘤细胞系中,EF-5 结合减少与前药代谢显着相关 [1]。
体内研究 (In Vivo)
- 肿瘤缺氧成像(9L 胶质瘤模型): 在携带腹壁上 9L 胶质瘤的大鼠中,静脉注射 EF5(100 µmol/kg,约 60 mg/kg)导致肿瘤内异质性结合。用 Cy3 标记的 ELK3-51 抗体染色的冰冻切片荧光显微镜检查显示,结合模式与慢性缺氧(扩散受限,距血管约 100-250 µm)和急性缺氧(更大、更均匀的区域)一致。光密度分析显示,单个肿瘤切片内亮区(缺氧)和暗区(常氧)之间的对比度高达 17 倍。[2]
- 与放射抵抗的相关性: 在同一 9L 模型中,EF5 结合高的肿瘤表现出显著的放射抵抗(1% 存活率时的氧增强比为 2.9)。空气呼吸大鼠的原位放射反应比安乐死大鼠(无氧合血流)更具抵抗力,且这种抵抗与 EF5 阳性的乏氧细胞相关。[2]
- 与还原酶过表达的相关性(HCT116 异种移植物): 在 CYPOR 过表达的 HCT116 肿瘤中,尽管乏氧分数(EF5 阳性细胞百分比)相似,但 EF5 结合(EF5 阳性细胞的平均荧光强度)显著高于野生型肿瘤。呼吸 10% 氧气增加了 EF5 结合,而高压氧(HBO, 2.25 atm 的 100% O₂)则减少了结合。[1]
- 与 CEN-209 DNA 损伤的相关性: 在 HCT116 异种移植物中,EF5 结合(EF5 阳性细胞)与乏氧激活前药 CEN-209 诱导的 γH2AX 形成(DNA 损伤标志物)在单个肿瘤水平上呈强相关性(R² = 0.68, P < 0.0001)。CEN-209 诱导的 γH2AX 在 EF5 阳性细胞中选择性增加。[1]
苯并三嗪-N-氧化物生物可还原性前药的潜在分层生物标志物是 EF-5 结合。 CEN209 在个体肿瘤水平诱导的 DNA 损伤与 CYPOR 过表达之间存在很强的相关性,CYPOR 过表达也显着增加了 HCT116 异种移植物中的 EF-5 结合并减少了 CEN-209。此外,改变肿瘤缺氧会导致两种药物的生物还原激活发生类似的变化,从而导致 EF-5 结合。静脉注射EF-5后,单克隆抗体特异性结合并识别9L胶质瘤;这个过程依赖于氧气。在冷冻组织上,结合可以通过荧光显微镜来识别。对于光学显微镜检查,组织切片可以用苏木精和伊红复染。作为替代方案,流式细胞术方法可用于分析单个肿瘤细胞,以推断肿瘤内缺氧的分布[2]。
酶活实验
使用抗氰化物的 NADPH 依赖性细胞色素 c 还原法(在 550 nm 处测定吸光度)测定了细胞裂解液 S9 组分中的 CYPOR 酶活性。[1]
细胞实验
- [¹⁴C]-EF5 共价结合实验(96 孔板): 细胞(每孔 10⁵ 个)在常氧(空气/5% CO₂)或乏氧(90% N₂/5% H₂/5% CO₂)条件下,与 [¹⁴C]-EF5(20-60 μM)在 37°C 孵育 3-5 小时。孵育后,移去培养基,胰蛋白酶消化细胞,用冷的 15% 三氯乙酸(TCA)沉淀蛋白质。使用 Harvester 96 系统将沉淀收集到玻璃纤维滤膜上,用 1% TCA 洗涤,通过液体闪烁计数测量放射性。[1]
- EF5 结合的流式细胞术分析: 细胞或解离的肿瘤组织用 70% 乙醇固定,用 Cy5 标记的抗 EF5 加合物的小鼠单克隆抗体(ELK3-51, 75 µg/mL, 4°C 过夜)染色,并用 DAPI 复染。对于双重染色,细胞还用小鼠单克隆抗 γH2AX 抗体(1:4000)染色,然后用 Alexa-488 山羊抗小鼠 IgG 染色。使用 BD LSR II 流式细胞仪进行分析。[1]
- 缺氧调节的辐照研究: 将 9L 肿瘤细胞解离,作为单细胞悬液(在空气中)或作为实体瘤(原位)在空气呼吸或安乐死的大鼠中进行辐照。通过铺板效率实验评估克隆存活(细胞与 50,000 个辐照的饲养细胞一起铺板,孵育 10-12 天,计数集落)。[2]
动物实验
- 大鼠 9L 胶质瘤模型: 在大鼠腹壁动脉和静脉上以组织隔离植入物形式生长 9L 肿瘤。单次静脉注射 EF5(100 µmol/kg 体重,溶于 0.9% 生理盐水,体积为体重的 1%)。注射后三小时,切除肿瘤,快速冷却,一半用于组织学分析,另一半用于流式细胞术和铺板效率分析。对于放射研究,肿瘤在空气呼吸或安乐死的大鼠中用 0-30 Gy 辐照(正电压 X 射线,225 kVp,剂量率 4.0 Gy/min)。[2]
- 小鼠 HCT116 异种移植模型: 携带 HCT116(野生型或 CYPOR 过表达)异种移植物的裸鼠接受 EF5(60 mg/kg,腹腔注射)和/或 CEN-209(200 mg/kg,腹腔注射)给药。将小鼠置于通风盒中,呼吸空气、10% O₂ 或高压氧(2.25 atm 的 100% O₂)90-120 分钟。切除肿瘤和肝脏并冷冻用于 LC/MS-MS 分析,或解离用于流式细胞术和克隆形成实验。[1]
药代性质 (ADME/PK)
- 血清半衰期: EF5 在大鼠中的血清半衰期约为 150 分钟,需要快速冷却切除的组织以防止切除后结合。[2]
- 生物分布(小鼠): EF5(使用 ¹⁴C 标记的 EF5)在注射后 0.5 小时的全身分布非常均匀(文中提及小鼠数据,未给出大鼠数据)。[2]
- 剂量: 体内研究典型静脉或腹腔注射剂量为 60 mg/kg(约 100 µmol/kg)。[1][2]
毒性/毒理 (Toxicokinetics/TK)
在小鼠或大鼠中,给药剂量(60 mg/kg,腹腔或静脉注射)下未报告明显的副作用。[1][2]
参考文献
[1]. The 2-nitroimidazole EF5 is a biomarker for oxidoreductases that activate the bioreductive prodrug CEN-209 under hypoxia. Clin Cancer Res. 2012 Mar 15;18(6):1684-95.
[2]. Identification of hypoxia in cells and tissues of epigastric 9L rat glioma using EF5 [2-(2-nitro-1H-imidazol-1-yl)-N-(2,2,3,3,3-pentafluoropropyl) acetamide]. Br J Cancer. 1995 Oct;72(4):875-82
其他信息
- 作用机制(作为缺氧探针): 在常氧条件下,EF5 的硝基被快速再氧化,阻止共价结合。在乏氧条件下,单电子还原生成一个反应性的自由基中间体(硝基自由基阴离子),该中间体进一步还原生成胺或羟胺衍生物,然后共价结合到硫醇和其他细胞亲核试剂上。这种结合是不可逆的,并与缺氧程度成正比。[1][2]
- 检测方法: EF5 加合物可通过特异性识别 EF5 的 ELK3-51 单克隆抗体结合荧光染料(如 Cy3、Cy5)进行流式细胞术和荧光显微镜检测,或通过 ¹⁸F 标记 EF5 后进行 PET 成像([¹⁸F]-EF5)检测。[1][2]
- 双重报告分子功能: EF5 结合既反映缺氧水平,也反映激活生物还原性前药所需的单电子还原酶(如 CYPOR)的表达。这使得 EF5 有可能成为乏氧激活前药(如 CEN-209 和替拉扎明)的伴随诊断工具。[1]
- 结构特征: EF5 上的五氟丙基增强其亲脂性,并改善其组织穿透能力。它还允许与其他 2-硝基咪唑进行光谱区分。[1][2]
- 与预后的相关性: 在头颈癌患者中,EF5 结合(通过免疫染色)已被证明与放疗后的预后相关。[1]
EF5是2-硝基咪唑乙硝唑的氟化衍生物。在缺氧条件下,EF5可通过与细胞内大分子形成加合物来有效提高肿瘤组织中的氧含量。细胞质、微粒体和线粒体中的多种酶可还原该物质。已有报道称,EF5可用于检测多种癌症的组织缺氧,包括宫颈鳞状细胞癌、头颈部鳞状细胞癌和肉瘤。
*注: 文献方法仅供参考, InvivoChem并未独立验证这些方法的准确性
化学信息 & 存储运输条件
分子式
C8H7N4O3F5
分子量
302.15818
精确质量
302.044
元素分析
C, 31.80; H, 2.34; F, 31.44; N, 18.54; O, 15.88
CAS号
152721-37-4
PubChem CID
389053
外观&性状
White to off-white solid powder
LogP
2.468
tPSA
96.23
氢键供体(HBD)数目
1
氢键受体(HBA)数目
9
可旋转键数目(RBC)
4
重原子数目
20
分子复杂度/Complexity
383
定义原子立体中心数目
0
SMILES
O=C(NCC(F)(F)C(F)(F)F)CN1C=CN=C1[N+]([O-])=O
InChi Key
JGGDSDPOPRWSCX-UHFFFAOYSA-N
InChi Code
InChI=1S/C8H7F5N4O3/c9-7(10,8(11,12)13)4-15-5(18)3-16-2-1-14-6(16)17(19)20/h1-2H,3-4H2,(H,15,18)
化学名
2-(2-nitroimidazol-1-yl)-N-(2,2,3,3,3-pentafluoropropyl)acetamide
别名
EF-5; 383HJ2T87O; EF5; 2-(2-nitro-1h-imidazol-1-yl)-n-(2,2,3,3,3-pentafluoropropyl)acetamide; RefChem:909166; 152721-37-4;
HS Tariff Code
2934.99.9001
存储方式

Powder      -20°C    3 years

                     4°C     2 years

In solvent   -80°C    6 months

                  -20°C    1 month

运输条件
Room temperature (This product is stable at ambient temperature for a few days during ordinary shipping and time spent in Customs)
溶解度数据
溶解度 (体外实验)
DMSO : ~125 mg/mL (~413.69 mM)
溶解度 (体内实验)
配方 1 中的溶解度: ≥ 2.08 mg/mL (6.88 mM) (饱和度未知) in 10% DMSO + 40% PEG300 + 5% Tween80 + 45% Saline (这些助溶剂从左到右依次添加,逐一添加), 澄清溶液。
例如,若需制备1 mL的工作液,可将100 μL 20.8 mg/mL澄清DMSO储备液加入400 μL PEG300中,混匀;然后向上述溶液中加入50 μL Tween-80,混匀;加入450 μL生理盐水定容至1 mL。
*生理盐水的制备:将 0.9 g 氯化钠溶解在 100 mL ddH₂O中,得到澄清溶液。

配方 2 中的溶解度: ≥ 2.08 mg/mL (6.88 mM) (饱和度未知) in 10% DMSO + 90% (20% SBE-β-CD in Saline) (这些助溶剂从左到右依次添加,逐一添加), 澄清溶液。
例如,若需制备1 mL的工作液,可将 100 μL 20.8 mg/mL澄清DMSO储备液加入900 μL 20% SBE-β-CD生理盐水溶液中,混匀。
*20% SBE-β-CD 生理盐水溶液的制备(4°C,1 周):将 2 g SBE-β-CD 溶解于 10 mL 生理盐水中,得到澄清溶液。

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配方 3 中的溶解度: ≥ 2.08 mg/mL (6.88 mM) (饱和度未知) in 10% DMSO + 90% Corn Oil (这些助溶剂从左到右依次添加,逐一添加), 澄清溶液。
例如,若需制备1 mL的工作液,可将 100 μL 20.8 mg/mL 澄清 DMSO 储备液加入到 900 μL 玉米油中并混合均匀。


请根据您的实验动物和给药方式选择适当的溶解配方/方案:
1、请先配制澄清的储备液(如:用DMSO配置50 或 100 mg/mL母液(储备液));
2、取适量母液,按从左到右的顺序依次添加助溶剂,澄清后再加入下一助溶剂。以 下列配方为例说明 (注意此配方只用于说明,并不一定代表此产品 的实际溶解配方):
10% DMSO → 40% PEG300 → 5% Tween-80 → 45% ddH2O (或 saline);
假设最终工作液的体积为 1 mL, 浓度为5 mg/mL: 取 100 μL 50 mg/mL 的澄清 DMSO 储备液加到 400 μL PEG300 中,混合均匀/澄清;向上述体系中加入50 μL Tween-80,混合均匀/澄清;然后继续加入450 μL ddH2O (或 saline)定容至 1 mL;

3、溶剂前显示的百分比是指该溶剂在最终溶液/工作液中的体积所占比例;
4、 如产品在配制过程中出现沉淀/析出,可通过加热(≤50℃)或超声的方式助溶;
5、为保证最佳实验结果,工作液请现配现用!
6、如不确定怎么将母液配置成体内动物实验的工作液,请查看说明书或联系我们;
7、 以上所有助溶剂都可在 Invivochem.cn网站购买。
制备储备液 1 mg 5 mg 10 mg
1 mM 3.3095 mL 16.5475 mL 33.0950 mL
5 mM 0.6619 mL 3.3095 mL 6.6190 mL
10 mM 0.3310 mL 1.6548 mL 3.3095 mL

1、根据实验需要选择合适的溶剂配制储备液 (母液):对于大多数产品,InvivoChem推荐用DMSO配置母液 (比如:5、10、20mM或者10、20、50 mg/mL浓度),个别水溶性高的产品可直接溶于水。产品在DMSO 、水或其他溶剂中的具体溶解度详见上”溶解度 (体外)”部分;

2、如果您找不到您想要的溶解度信息,或者很难将产品溶解在溶液中,请联系我们;

3、建议使用下列计算器进行相关计算(摩尔浓度计算器、稀释计算器、分子量计算器、重组计算器等);

4、母液配好之后,将其分装到常规用量,并储存在-20°C或-80°C,尽量减少反复冻融循环。

计算器

摩尔浓度计算器可计算特定溶液所需的质量、体积/浓度,具体如下:

  • 计算制备已知体积和浓度的溶液所需的化合物的质量
  • 计算将已知质量的化合物溶解到所需浓度所需的溶液体积
  • 计算特定体积中已知质量的化合物产生的溶液的浓度
使用摩尔浓度计算器计算摩尔浓度的示例如下所示:
假如化合物的分子量为350.26 g/mol,在5mL DMSO中制备10mM储备液所需的化合物的质量是多少?
  • 在分子量(MW)框中输入350.26
  • 在“浓度”框中输入10,然后选择正确的单位(mM)
  • 在“体积”框中输入5,然后选择正确的单位(mL)
  • 单击“计算”按钮
  • 答案17.513 mg出现在“质量”框中。以类似的方式,您可以计算体积和浓度。

稀释计算器可计算如何稀释已知浓度的储备液。例如,可以输入C1、C2和V2来计算V1,具体如下:

制备25毫升25μM溶液需要多少体积的10 mM储备溶液?
使用方程式C1V1=C2V2,其中C1=10mM,C2=25μM,V2=25 ml,V1未知:
  • 在C1框中输入10,然后选择正确的单位(mM)
  • 在C2框中输入25,然后选择正确的单位(μM)
  • 在V2框中输入25,然后选择正确的单位(mL)
  • 单击“计算”按钮
  • 答案62.5μL(0.1 ml)出现在V1框中
g/mol

分子量计算器可计算化合物的分子量 (摩尔质量)和元素组成,具体如下:

注:化学分子式大小写敏感:C12H18N3O4  c12h18n3o4
计算化合物摩尔质量(分子量)的说明:
  • 要计算化合物的分子量 (摩尔质量),请输入化学/分子式,然后单击“计算”按钮。
分子质量、分子量、摩尔质量和摩尔量的定义:
  • 分子质量(或分子量)是一种物质的一个分子的质量,用统一的原子质量单位(u)表示。(1u等于碳-12中一个原子质量的1/12)
  • 摩尔质量(摩尔重量)是一摩尔物质的质量,以g/mol表示。
/

配液计算器可计算将特定质量的产品配成特定浓度所需的溶剂体积 (配液体积)

  • 输入试剂的质量、所需的配液浓度以及正确的单位
  • 单击“计算”按钮
  • 答案显示在体积框中
动物体内实验配方计算器(澄清溶液)
第一步:请输入基本实验信息(考虑到实验过程中的损耗,建议多配一只动物的药量)
第二步:请输入动物体内配方组成(配方适用于不溶/难溶于水的化合物),不同的产品和批次配方组成不同,如对配方有疑问,可先联系我们提供正确的体内实验配方。此外,请注意这只是一个配方计算器,而不是特定产品的确切配方。
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计算结果:

工作液浓度 mg/mL;

DMSO母液配制方法 mg 药物溶于 μL DMSO溶液(母液浓度 mg/mL)。如该浓度超过该批次药物DMSO溶解度,请首先与我们联系。

体内配方配制方法μL DMSO母液,加入 μL PEG300,混匀澄清后加入μL Tween 80,混匀澄清后加入 μL ddH2O,混匀澄清。

(1) 请确保溶液澄清之后,再加入下一种溶剂 (助溶剂) 。可利用涡旋、超声或水浴加热等方法助溶;
            (2) 一定要按顺序加入溶剂 (助溶剂) 。

临床试验信息
EF5 Prior to Surgery or Biopsy in Patients With Breast, Prostate, or Cervical Cancer or High Grade Soft Tissue Sarcoma
CTID: NCT00004261
Phase: Phase 1
Status: Terminated
Date: 2018-02-22
Imaging and Biomarkers of Hypoxia in Solid Tumors
CTID: NCT01123005
Phase: Phase 1
Status: Terminated
Date: 2017-11-06
EF5 in Assessing Tumor Response to Anticancer Therapy in Patients With Stage I, Stage II, or Stage III Non-Small Cell Lung Cancer
CTID: NCT00041028
Phase: Phase 2
Status: Completed
Date: 2015-05-01
EF5 in Measuring Tumor Hypoxia in Patients With Stage I-III Non-Small Cell Lung Cancer
CTID: NCT02154399
Phase: Phase 2
Status: Completed
Date: 2015-04-13
EF5 Compared With Other Methods of Detecting Oxygen Levels in Tumor Cells of Patients With Head and Neck Cancer
CTID: NCT00049140
Phase: Phase 2
Status: Completed
Date: 2014-07-25
EF5 to Detect Tumor Hypoxia in Patients With Stage IIB, Stage IIIB, or Stage IVA Cervical Cancer
CTID: NCT00049231
Phase: N/A
Status: Completed
Date: 2013-06-24
Positron Emission Tomography Using Fluorine F 18 EF5 to Find Oxygen in Tumor Cells of Patients Who Are Undergoing Surgery or Biopsy for Newly Diagnosed Brain Tumors
CTID: NCT00110032
Phase: Phase 1
Status: Terminated
Date: 2013-01-16
EF5 and Motexafin Lutetium in Detecting Tumor Cells in Patients With Abdominal or Non-Small Cell Lung Cancer
CTID: NCT00087191
Phase: N/A
Status: Terminated
Date: 2013-01-16
EF5 in Finding Oxygen in Tumor Cells of Patients Who Are Undergoing Surgery or Biopsy for Cervical, Endometrial, or Ovarian Epithelial Cancer
CTID: NCT00107445
Phase: Phase 2
Status: Completed
Date: 2013-01-16
EF5 in Treating Patients With Solid Tumors
CTID: NCT00003282
Phase: Phase 1
Status: Completed
Date: 2013-01-16
EF5 to Evaluate Tumor Hypoxia in Patients With High-Grade Soft Tissue Sarcoma or Mouth Cancer
CTID: NCT00896961
Phase: N/A
Status: Terminated
Date: 2013-01-16
To Evaluate the Characteristics of a Breast Cancer
CTID: NCT01055678
Phase: Early Phase 1
Status: Withdrawn
Date: 2012-12-17
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