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金莎娱乐:中国科大发明肿瘤化疗疗效评价成像

发布时间:2019-07-10 11:22编辑:科学浏览(156)

    近日,中国科学技术大学教授梁高林课题组利用细胞内组装-解组装萤光素纳米粒子的策略,实现体内外脂肪酸酰氨水解酶活性的持续跟踪,并在构建有肿瘤模型的小鼠体内验证了其优异的肿瘤持续生物自发光成像效果。该研究成果发表在6月27日的《美国化学会-纳米》(ACS Nano, 2016, DOI: 10.1021/acsnano.6b03412)上,论文共同第一作者为中国科大博士后袁月和南京医科大学博士王富强。

    11月27日,国际学术期刊Nano Letters 在线发表了中国科学技术大学化学与材料科学学院教授梁高林课题组的研究成果,文章标题为Alkaline Phosphatase-Triggered Self-Assembly of Near-Infrared Nanoparticles for the Enhanced Photoacoustic Imaging of Tumors。该文章报道了一种碱性磷酸酶控制的近红外纳米粒子的自组装用于光声成像信号放大的策略,并在动物肿瘤模型上显示了光声成像信号明显放大的效果(Nano Lett.2018, DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b03482)。

    中国科大发明肿瘤化疗疗效评价成像新方法 近日,中国科学技术大学化学与材料科学学院梁高林教授课题组与中科院强磁场科学中心钟凯研究员课题组合作,发明一种能在化疗肿瘤内“智能”自聚集的磁共振纳米造影剂,并在患肿瘤的小鼠体内验证了其优异肿瘤成像效果。该研究成果3月31日在线发表在国际着名学术期刊《纳米快报》上。

    近日,中国科学技术大学教授梁高林课题组与中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心研究员钟凯课题组合作,发明了一种能在化疗肿瘤内“智能”自聚集的磁共振纳米造影剂,并在构建有凋亡肿瘤模型的小鼠体内验证了其优异的肿瘤成像效果。该研究成果发表在3月31日的NanoLetters上。论文第一作者为中国科大博士后袁月和硕士生丁占岭。

    FAAH属于丝氨酸水解酶家族,能降解人体内大麻素,维持神经系统的正常功能。体内过表达FAAH会导致严重的神经系统紊乱综合症,而治疗策略则是使用FAAH的抑制剂。由于神经系统疾病往往是慢性的和长期的,因此长期跟踪一种FAAH抑制剂的效果(或者FAAH的活性)显得十分重要。目前评价FAAH活性的方法需要取出小鼠组织、匀浆并用色谱的方法检测FAAH的降解产物,费时、费力并且不直接。正电子断层扫描可以对FAAH活性进行直接成像分析,但是PET示踪剂的半衰期不到2小时。生物自发光成像的方法已经被用于FAAH的活性检测,但是萤光素的半衰期不到30分钟,即使采用纳米包裹的策略,其半衰期也不超过5小时。

    光声技术对浅表肿瘤的成像具有很高的空间分辨率。然而,利用肿瘤高表达的碱性磷酸酶来激活探针用于肿瘤的光声成像并没有文献报道。梁高林课题组合理设计了一种化学结构式为1P的近红外探针,同时提出了一种碱性磷酸酶控制的、肿瘤细胞内自组装近红外纳米粒子用于肿瘤的增强光声成像策略。研究发现1P在碱性磷酸酶的作用下生成去磷酸化的产物1,1被肿瘤细胞摄取后自组装形成纳米粒子从而增强肿瘤的光声成像信号。他们与苏州大学合作,发现纳米粒子的形成在体外会使光声成像信号增大6.4倍。体内肿瘤光声成像结果表明,与碱性磷酸酶抑制剂处理的对照组相比,实验组的肿瘤光声成像信号增强了2.3倍。需要指出的是,如果把1P中的Phe-Phe-Tyr-OH片段换成其他酶切序列,采用这个策略可以发展出更多的“智能”光声成像探针用于精准诊断他们相对应的癌症。

    半胱天冬酶家族在介导细胞凋亡的过程中起着重要的作用,对半胱天冬酶的检测可以很好地监测肿瘤细胞的早期凋亡,从而评价肿瘤化疗的疗效,为后续治疗提供参考。核磁共振成像是一种无放射、非侵入的影像学技术,且成像参数多、扫描速度快、组织分辨率高,是常见的影像检查方式。磁性纳米粒子在生物成像方面已经得到广泛应用,大的磁性纳米粒子比目前常用的小磁性氧化铁纳米粒子在磁共振成像方面更具优越性,但前者在血液中被很快清除,导致组织的磁共振信号降低。

    Caspase家族在介导细胞凋亡的过程中起着非常重要的作用,对Casp3/7的检测可以很好地监测肿瘤细胞的早期凋亡,从而评价肿瘤化疗的疗效,为后续肿瘤的治疗提供参考。核磁共振成像是一种无放射、非侵入的影像学技术,且成像参数多、扫描速度快、组织分辨率高,是常见的影像检查方式。大的磁性纳米粒子或聚合物的磁共振性能比超小顺磁性氧化铁纳米粒子在横向驰豫磁共振成像方面更具优越性,但前者在血液中被很快清除,导致组织的T2信号降低。

    梁高林课题组利用最近自己课题组发展起来的“智能”组装-解组装策略(Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 9700-9704;ACS Nano 2015, 9, 761-768;ACS Nano 2015, 9, 5117-5124),合理设计了一个潜在的萤光素小分子1,该分子进入细胞后立即组装成萤光素纳米粒子,在FAAH的作用下,纳米粒子缓慢解组装并释放出萤光素,实现对FAAH活性持续成像分析。动物实验结果表明,该策略可实现肿瘤内FAAH活性长达2.5天的持续成像,并且没有对模型小鼠产生毒性。该探针1有望用于临床,用于体内筛选FAAH抑制剂或者其相关疾病的诊断。

    文章的共同第一作者为中国科大化学与材料科学学院博士生吴澄帆和苏州大学纳米学院硕士生张瑞,梁高林为最后通讯作者。

    为解决这一难题,梁高林教授课题组设计了一种“智能”小分子——四氧化三铁复合纳米粒子,该纳米粒子在凋亡肿瘤细胞内半胱天冬酶的控制下,“智能”地自聚集成大尺寸磁性纳米粒子,可显着增强肿瘤的横向磁共振成像信号。他们与钟凯课题组合作,在中科院强磁场科学中心9.4特斯拉磁场强度下对小鼠肿瘤活体进行磁共振成像,结果显示,与对照组四氧化三铁磁性纳米粒子相比,该“智能”四氧化三铁磁性纳米粒子的横向加权磁共振成像信号显着增强,并且没有对小鼠产生毒性。

    梁高林课题组设计了一种“智能”小分子——四氧化三铁纳米粒子复合纳米材料,该纳米材料在凋亡肿瘤细胞内Caspase3/7的控制下,“智能”自聚集成大尺寸磁性纳米粒子,可显著增强肿瘤的T2加权磁共振成像信号。与钟凯课题组合作,在合肥研究院强磁场科学中心9.4T下小鼠肿瘤活体磁共振成像结果表明,与对照组Fe3O4@1-ScrNP相比,Fe3O4@1NP的T2加权磁共振成像信号显著增强,并且没有对模型小鼠产生毒性。这种新型的Fe3O4磁共振纳米造影剂能够更加简单、准确和灵敏地测定体内外Casp3/7的活性,从而为肿瘤化疗疗效评价提供了新思路。

    上述研究得到苏州纳米科技协同创新中心、合肥物质科学技术中心重要项目培育基金、合肥大科学中心、重点高校基础研究基金、博士后基金和国家自然科学基金的资助。

    该研究得到国家重点研发计划、国家杰出青年科学基金以及基金委创新研究群体项目的资助。

    专家称,这种新型的四氧化三铁磁共振纳米造影剂,能够更加简单、准确和灵敏地测定体内外半胱天冬酶的活性,从而为肿瘤化疗疗效评价提供了新思路。审稿人高度评价了这一新颖的策略,称“这个新方法提供了一个很有价值的生物标志物用于肿瘤的成像和抗癌治疗疗效的检测”。

    该研究得到苏州纳米科技协同创新中心、合肥物质科学技术中心重要项目培育基金、合肥大科学中心、重点高校基础研究基金和国家自然科学基金的资助。

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