新型活体荧光成像系统的构建及其在抗菌素药效评价中的应用研究

Bacterial infections represent an increasing problem in modern health care, in particular, due to aging populations and accumulating bacterial resistance to antibiotics. Therefore, the accelerated development of novel antibacterial agents is imperative to control and optimize infection treatment. The evaluation of pharmacodynamics of preclinical in vivo models is not only a critical step in the development of new drugs but also strong support for the clinical application of new antibiotics. In vivo fluorescence imaging has become a powerful tool in fundamental research on infectious diseases and potential diagnostic and therapeutic applications. This project aims to develop a novel fluorogen activating proteins (FAP)/probe system for in vivo detection of E. coli in acute peritonitis model via noninvasive fluorescence imaging. This project will establish an efficient animal model for the real-time monitoring of the development of acute peritonitis and the efficacy evaluation of antimicrobial agents.

细菌感染性疾病是威胁人类健康的重大疾病之一，随着细菌耐药问题日益严峻，新型抗菌药物的发现成为迫切关注的问题。而动物模型对药效学的评价是新药研发的关键步骤，是新型抗菌素临床应用的有力支持。活体荧光成像技术已经成为生命科学和医学研究的强有力手段，成像技术在感染性疾病生物学研究和临床诊断治疗中是不可或缺的工具之一，活体动物成像实验平台的主要优点是无创伤、低成本、实时检测，分子探针与活体荧光成像技术相结合对细菌感染的精确诊断具有重要意义。本项目拟构建一类具有良好特性的新型荧光激活蛋白（FAP）活体成像探针，建立稳定表达FAP蛋白的大肠杆菌细胞系，并探讨小动物活体荧光成像系统在急性腹膜炎模型中的应用，为体内实时监测急性腹膜炎发展及抗菌药物的药效评价建立一种动物模型。

传统的细菌感染动物模型主要是通过动物生存率及药动学实验测定对抗菌素药效进行评价。这些检测方法需要设定多组实验动物，且耗时长、操作烦琐，特别是对于一些靶向特定部位的实验，无法迅速了解靶向结果。近年来快速发展的活体荧光成像技术已经成为生命科学和医学研究的强有力手段，成像技术在疾病生物学研究和临床诊断治疗中是不可或缺的工具之一。活体动物成像实验平台的主要优点是无创伤、 低成本、实时检测，而分子探针与活体荧光成像技术相结合对细菌感染的精确诊断及抗菌素药效评价具有重要意义。本项目构建了一类具有生物相容性好、细胞膜穿透性强和荧光信号强度高荧光激活蛋白FAP激活型近红外探针，建立了FAP标记的小鼠急性腹膜炎模型，并探讨了小动物活体荧光成像系统在急性腹膜炎模型中的应用，该项目利用新型FAP激活型近红外探针，成功实现了体内实时监测急性腹膜炎发展及抗菌药物的药效评价，为在新型抗菌药物药效评价方面研究奠定了基础。