三維活體成像在抗癌偶聯(lián)藥物白蛋白的設計與藥效評估中的應用
期刊名稱：Biomedicines
原文標題：Rational Design of Albumin Theranostic Conjugates for Gold Nanoparticles Anticancer Drugs: Where the Seed Meets the Soil?
研究團隊：俄羅斯科學院西伯利亞分院 化學生物學與基礎醫(yī)學研究所，細胞學和遺傳學研究所
發(fā)表日期：2021年1月13日
DOI：10.3390/biomedicines9010074
概述：
金納米粒子（AuNPs）具有獨特的光化學特性和直觀的表面功能化特征，可通過光熱作用破壞癌細胞，也可作為抗癌藥物的傳遞系統(tǒng)。含硼AuNPs可用于腫瘤的硼中子俘獲治療，但其對腦部腫瘤的治療效果會受到血腦屏障的限制。人血清白蛋白（HSA）具有通過血腦屏障的能力，可作為一種潛在的腦部藥物遞送載體，用于癌癥診斷治療和納米偶聯(lián)藥物的研發(fā)。
此前，研究人員已制備得到一種新型的抗癌藥物：白蛋白-三氟胸苷偶聯(lián)治療劑（PFT-Hcy-HSA-Cy7-pTFT），并利用小鼠U87膠質(zhì)瘤模型對其藥效進行評估，證明該種治療劑在腫瘤部位有顯著積累。（相關報道請見 新型診療探針：Cy7修飾的抗癌核苷酸偶聯(lián)藥物效果評估 一文）。此外，PFT-Hcy-HSA-Cy7-pTFT還可用于光學成像和19F MRI磁共振成像，具有空間分辨率與檢測靈敏度的雙重優(yōu)勢。本次項目中，研究人員進一步探究了白蛋白-AuNP偶聯(lián)治療劑在病變器官中的特異性和累積效率，以及硼化白蛋白與AuNPs結合后的生物學特性。運用獨特的熒光分子成像與計算機斷層掃描成像（FLECT/CT）技術，可實時監(jiān)測白蛋白-AuNP在荷瘤動物體內(nèi)的空間分布，具有較高的靈敏度。研究結果首次證明，與PFT-Hcy-HSA-Cy7-pTFT相比，alb-TFT-AuNP偶聯(lián)治療劑在不同器官內(nèi)的生物積累和留存模式存在顯著差異，對于后續(xù)改進藥物的設計方式、研發(fā)相關特性的抗癌偶聯(lián)藥物，具有十分積極的參考意義。
實驗結果（部分）：
白蛋白-AuNP偶聯(lián)治療劑的設計與合成
將穩(wěn)定的球形AuNPs與PFT-Hcy-HSA-Cy7 pTFT(A)、HSA-Cy5-Hcy-TFAc-B12H12(B)混合，制備得到功能化的AuNP偶聯(lián)治療劑：Alb-TFT-AuNP、Alb-Boron-AuNP。
利用FLECT/CT技術，確定標記后的白蛋白偶聯(lián)藥物與功能化的AuNP在小鼠體內(nèi)的生物分布模式
向SCID小鼠顱內(nèi)注射U87人膠質(zhì)母細胞瘤細胞系，建立腦腫瘤模型后，靜脈注射pTFT濃度均為10-4M的兩種白蛋白治療劑：PFT-Hcy-HSA-Cy7-pTFT（圖A，B），alb-TFT-AuNP（圖C，D）；
于給藥后1h（圖A，C）和72h（圖B，D），使用InSyTe FLECT/CT系統(tǒng)掃描獲得小鼠全身的熒光圖像（FLECT/CT系統(tǒng)可以捕獲動物體周圍360°的熒光信號，進行精確的圖像重建，獲得真實的三維斷層圖像）；
結果顯示，靜脈注射后72h，PFT-HSA-CY7-PTFT在小鼠腦部腫瘤中有明顯的熒光信號積累(圖B中虛線所示)，而alb-TFT-AuNP主要定位于肝臟部位（圖C、D)；alb-TFT-AuNP于給藥后1h在腫瘤中達到最大積累量(圖C)，之后隨時間推移而逐漸減少。技術聚焦：
改進癌癥治療效果的一個關鍵點是研發(fā)具有特異性的治療劑，使其靶向作用于腫瘤細胞，避免健康組織受到傷害。因此，在實際的研發(fā)過程中，需要對藥物在生物體內(nèi)的分布情況進行監(jiān)測。基于熒光原理的分子成像手段是研究藥物分布的重要方法。本次實驗中，研究人員再次利用了具有三維熒光成像功能的FLECT/CT系統(tǒng)，來追蹤偶聯(lián)藥物在實驗動物體內(nèi)的詳細分布信息，并以此進行藥效評估。此外，本次實驗中經(jīng)氟標記后的白蛋白偶聯(lián)藥物可同時用于19F MRI磁共振成像。隨著高靈敏度設備以及高分辨率成像技術的發(fā)展，這種具有雙重檢測能力的多模態(tài)分子成像技術具有越來越重要的應用價值。
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