CT/光学双模分子影像研究血管生成与乏氧调节在肺腺癌增殖中的相互作用

In previous works, we synthesized the dendrimer-entrapped gold nanoparticles linked with folic acid (Au DENPs-FA), and then realized the CT-targeted imaging of lung adenocarcinoma using Au DENPs-FA as CT molecular imaging probes. On the basis of previous works, in this project, we intend to: ① improve the X-ray imaging performance of the CT molecular probes by optimizing the molar ratio of gold nanoparticles and dendrimers in the probe and by other methods as well; ② synthesize CT / optical dual-mode molecular imaging probes by linking the fluorescein isothiocyanate (FI) molecules on the Au DENPs-FA; ③ Modify the Au DENPs-FA to carry small RNA interference genes as diagnosis / treatment dual-function probes; ④ perform the siRNA-mediated knockdown of VEGF-α , HIF-1α, and AMPKα of lung adenocarcinoma using the diagnosis / treatment dual-function probes, meanwhile visually monitor the foresaid gene regulation using the CT / optical dual-mode molecular imaging method in vivo. This project will not only helps us to clarify the interaction among VEGF-α, HIF-1α, and AMPKα in the proliferation of lung adenocarcinoma cells, then to further understand the mechanisms of angiogenesis and hypoxia regulation in the process of lung adenocarcinoma survival and growth, but also help to open a new avenue for the research, diagnosis and treatment of lung adenocarcinoma.

在前一课题通过合成树状大分子修饰纳米金携带叶酸(Au DENPs-FA)作为CT靶向探针实现了肺腺癌的CT靶向成像的基础上，本研究拟：①通过优化纳米金与树状大分子在探针中的摩尔比等方法改进CT分子探针的X线显影性能；②CT分子探针上链接异硫氰酸荧光素(FI)，合成CT/光学双模细胞内分子影像探针；③以此纳米探针为基因载体，分别修饰携带小RNA干扰基因，合成诊断/治疗双功能探针；④运用上述诊断/治疗双功能探针通过RNA干扰技术下调沉默肺腺癌的分子靶点VEGF-α或/和HIF-1α、AMPKα，同时运用CT/光学成像的双模分子影像手段在活体上对上述基因调控进行同步可视化监测。本研究将明确VEGF-α、HIF-1α、AMPKα在肺腺癌增殖中的相互作用，有助于我们加深对血管生成与乏氧调节在肺腺癌增殖中的作用机制的认识，也有助于为肺腺癌的研究和诊治提供新思路。

在前一课题通过合成树状大分子修饰纳米金携带叶酸(Au DENPs-FA)作为CT 靶向探针实现了肺腺癌的CT 靶向成像的基础上，本研究通过优化纳米金与树状大分子在探针中的摩尔比等方法改进 CT 分子探针的 X 线显影性能，并且以Au DENPs为载体修饰Gd，构建CT/MR双模态探针，在此基础上，链接cy5.5，用于CT/MR/光学三模态靶向成像，并检测其在细胞及裸鼠模型上的光学成像效果。本项目组合成了治疗基因小干扰RNA片段，并检测其干扰效果，目的是为了通过 RNA 干扰技术下调沉默肺腺癌的分子靶点，且利用分子影像手段在活体上对上述基因调控进行同步可视化监测，有助于为肺腺癌的研究和诊治提供新思路。本项目研究成果包括：（1）纳米探针的X线显影性能和生物相容性的改进性研究。证实：A.利用改进后的方法合成的乙酰化Au DENPs X线显影性能提高。B. 聚乙二醇单甲醚修饰的乙酰化Au DENPs在不同温度和pH范围内具有非常好的胶体稳定性，没有聚沉现象，且对细胞活性无影响。C.经不同注射方法可实现该探针对肿瘤的被动靶向成像。（2）携带RGD的CT/MR双模探针Gd-Au DENPs-RGD的合成、表征与成像研究。证实：A.合成的 Gd-Au DENPs-RGD流体尺寸为71.7 nm，在不同PH和温度下具有良好的胶体稳定性。B.具有很好的X线显影性能和缩短MRI T1值的作用。C.该探针未明显影响细胞的增殖活力，具有很好的生物相 容性。（3）叶酸受体靶向的肺癌CT／MR ／光学三模态显像探针—Cy5.5-Gd-Au DENPs-FA的合成、表征及成像研究。证实：A. 该探针金核的颗径为4.0±1.3nm，水合粒径平均值在126.0nm左右，理化性状稳定。B. 该纳米探针在0-1.5mg/mL的范围内相对无细胞毒性。C.该探针具有实现肿瘤CT/MR/近红外光学三模态靶向成像的潜力。D.其增强是肿瘤细胞吞噬、内化该探针所致。（4）完成SLUG、BMX、HIF1α基因小干扰RNA片段（SLUG shRNA，BMX shRNA，HIF1αshRNA）的合成及干扰效果的监测。综上所述，通过本项目的研究工作，我们提高了探针的X线显影性能，并实现了以FA为靶向分子的CT/MR/近红外光学三模态主动靶向成像，筛选出了干扰效果最佳的小干扰RNA片段，为构建诊疗一体化纳米探针奠定了基础。