2024年9月7日，我院天然藥物及仿生藥物全國重點實驗室汪貽廣教授在國際著名期刊Nature Communications在線刊登了最新研究成果“Tuning nanoparticle core composition drives orthogonal fluorescence amplification for enhanced tumour imaging”（通過調(diào)控納米顆粒核心組分實現(xiàn)正交熒光信號放大以增強(qiáng)腫瘤成像）

圖源：生物通

    腫瘤的精準(zhǔn)檢測和邊界識別對于成功的外科手術(shù)至關(guān)重要，熒光引導(dǎo)手術(shù)可以幫助醫(yī)生實時識別腫瘤邊界。然而，現(xiàn)有的熒光探針由于非特異性作用機(jī)制，常常導(dǎo)致成像對比度低。而靶向腫瘤細(xì)胞表面受體的成像探針，雖然提高了特異性，但其設(shè)計的“始終開啟”模式導(dǎo)致高背景信號，影響了成像效果。為了解決這一問題，該實驗室開發(fā)了能夠響應(yīng)腫瘤微環(huán)境的“可激活”熒光探針。這類探針在血液中保持熒光關(guān)閉狀態(tài)，只有在腫瘤環(huán)境中激活，顯著減少背景信號并提升成像對比度。然而，目前探針在腫瘤細(xì)胞內(nèi)的內(nèi)化效率不足，信號放大不充分，因此亟需進(jìn)一步提升內(nèi)化效率和特異性激活能力，以實現(xiàn)更精準(zhǔn)的腫瘤成像。

    該研究報道了一系列通過非離子化單體調(diào)控納米粒核心結(jié)構(gòu)的新一代pH超敏感納米探針（HUNPs），該探針通過腫瘤蓄積與內(nèi)吞，實現(xiàn)了腫瘤熒光信號的正交放大。通過調(diào)節(jié)納米顆粒內(nèi)核疏水性組分的種類與比例，探針的細(xì)胞結(jié)合與內(nèi)化能力大幅度增強(qiáng)，從而顯著放大了pH誘導(dǎo)的熒光信號?；诖瞬呗裕芯咳藛T篩選出熒光探針iP5B5-ICG，其在多種腫瘤模型中展示了高選擇性和高靈敏度的檢測能力，為提升納米藥物的細(xì)胞內(nèi)生物利用率以及改善成像與治療效果提供了新的方法。

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    該研究首先合成與表征了一系列新型pH超敏感納米探針HUNPs，并通過比率成像方法，揭示了納米顆粒內(nèi)核結(jié)構(gòu)變化對成像規(guī)律與機(jī)理的影響。結(jié)果顯示，當(dāng)內(nèi)核非離子化親水單體比例增加，納米粒的血液清除速度增加，腫瘤蓄積降低，導(dǎo)致腫瘤成像效果降低；相反，隨著非離子化疏水單體比例增加，納米顆粒的細(xì)胞內(nèi)化效率顯著提高，成像效果大幅提升。調(diào)控核心組分的HUNPs探針與第一代探針相比，其與細(xì)胞相互作用的效率提高了10倍以上，腫瘤組織中的探針內(nèi)化效率高達(dá)50%。這一發(fā)現(xiàn)揭示了納米粒的內(nèi)核組成在增強(qiáng)納米生物相互作用中的關(guān)鍵角色。

    研究團(tuán)隊進(jìn)一步篩選了含有不同烷基碳數(shù)的非離子化單體，最終發(fā)現(xiàn)，內(nèi)核中添加50%甲基丙烯酸丁酯（BMA）的探針展現(xiàn)出最佳的腫瘤成像效果。相比臨床使用的游離ICG，其對應(yīng)探針iP5B5-ICG探針的腫瘤成像效果顯著提升，在注射48小時后，iP5B5-ICG組的信號強(qiáng)度是游離ICG組的91倍，成像對比度提升9.4倍。此外，iP5B5-ICG在多種腫瘤模型中表現(xiàn)出高選擇性和高靈敏度的成像效果，并能以極高的對比度和分辨率精確描繪惡性病灶與健康組織的邊界，為腫瘤熒光成像引導(dǎo)手術(shù)的發(fā)展提供了有力支持。

    北京大學(xué)藥學(xué)院汪貽廣教授為本研究論文的通訊作者。北京大學(xué)藥學(xué)院2017級六年制學(xué)生潘美潔（現(xiàn)在賓夕法尼亞大學(xué)攻讀博士學(xué)位）為論文的第一作者。北京大學(xué)藥學(xué)院天然藥物及仿生藥物全國重點實驗室為第一單位。該項研究得到國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃項目的支持。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-52029-7

轉(zhuǎn)載鏈接：Nat Commun | 汪貽廣團(tuán)隊發(fā)展調(diào)控納米顆粒核心組分增強(qiáng)腫瘤成像效果的新策略 - 生物通 (ebiotrade.com)

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