光學(xué)和PET雙模態(tài)影像腫瘤定位和手術(shù)導(dǎo)航研究新進(jìn)展
近日，我院洪學(xué)傳教授課題組與美國(guó)斯坦福大學(xué)程震教授課題組合作在近紅外二區(qū)有機(jī)小分子（NIR-II）/正電子發(fā)射斷層成像(PET)雙模態(tài)分子探針研究方面取得新的進(jìn)展。研究成果以 “Novel Dual-Function Near-Infrared II Fluorescence and PET Probe for Tumor Delineation and Image-Guided Surgery”為題在英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)（Royal Society of Chemistry, RSC）旗下著名期刊《化學(xué)科學(xué)》進(jìn)行了報(bào)道（Chem. Sci.,2018,http://dx.doi.org/10.1039/C7SC04774F）。博士生孫耀（現(xiàn)為華中師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授）和碩士生曾小東為共同第一作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家自然基金委重大項(xiàng)目、湖北省創(chuàng)新群體項(xiàng)目和病毒學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等資助。
該研究成果是基于課題組已報(bào)道雙模態(tài)探針（Strained Cyclooctyne as a Molecular Platform for Construction of Multimodal Imaging Probes, Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54(20), 5981-5984, DOI: 10.1002/anie.201500941）的設(shè)計(jì)理念，經(jīng)優(yōu)化改造，利用便宜易得的丙炔酸替換昂貴的環(huán)辛炔，并結(jié)合近紅外二區(qū)熒光成像優(yōu)勢(shì)，首次高效可控地構(gòu)建了αⅤβ3靶向的PET/NIR-II雙模態(tài)小分子探針CHS2，該探針具有非常突出的成像效果。
手術(shù)治療是腦膠質(zhì)瘤的最主要治療手段，通過(guò)PET/熒光雙模態(tài)成像技術(shù)可以做到術(shù)前準(zhǔn)確定位腫瘤，術(shù)中準(zhǔn)確區(qū)分腫瘤與正常腦組織以及精確判斷手術(shù)邊緣是否有腫瘤殘余，從而最大范圍地切除腫瘤，最大限度避免術(shù)后神經(jīng)功能缺失，提高患者術(shù)后生活質(zhì)量。PET顯像技術(shù)能夠?qū)\表及深層次腫瘤進(jìn)行準(zhǔn)確定位，但其難以對(duì)腫瘤和正常組織邊緣進(jìn)行精確區(qū)別，NIR-II相比于現(xiàn)有熒光成像技術(shù)具有較深的組織穿透力以及較高的空間分辨率，能夠克服這一缺點(diǎn)。該研究通過(guò)堿催化的硫醇-丙炔酰胺雙加成反應(yīng)高效地構(gòu)筑了首例基于αⅤβ3整合素受體的PET/NIR-II雙模態(tài)探針CHS2，將PET顯像技術(shù)與NIR-II顯像技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)腫瘤的精確診斷和對(duì)腫瘤與正常組織邊界的確證，并成功實(shí)現(xiàn)了小鼠腫瘤的精準(zhǔn)切除。該研究表明，CHS2探針構(gòu)建方法簡(jiǎn)單，合成原料便宜易得。該探針具有非常好的生物相容性，能夠快速地通過(guò)肝腎代謝清除，神經(jīng)腦膠質(zhì)瘤(U87MG)小鼠模型活體顯像研究顯示腦膠質(zhì)瘤對(duì)該探針有極高的特異性攝取，且顯像信噪比高。尾靜脈注射CHS2于荷瘤小鼠體內(nèi)，12小時(shí)后用NIR-II相機(jī)顯像，在熒光成像指導(dǎo)下對(duì)小鼠腫瘤實(shí)施精準(zhǔn)切除，病理分析顯示癌旁組織無(wú)腫瘤殘余，且腫瘤邊緣幾乎無(wú)正常組織，該探針具有臨床轉(zhuǎn)化潛力。
論文鏈接：
http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/sc/c7sc04774f#!divAbstract
圖注：CHS2探針用于荷瘤小鼠PET/NIR-II雙模成像以及NIR-II熒光成像指導(dǎo)下的小鼠腫瘤切除手術(shù)
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