靶向SR-A受体长循环MR/光声分子探针诊疗动脉粥样硬化易损斑块的实验研究

Atherosclerotic vulnerable plaque is extremely harmful to human health. The instability of plaque is the main pathogenesis of leading to plaque hemorrhage, causing rupture of the stroke induced by arterial thrombosis. The conventional imaging techniques cannot effectively reveal stability and changes of the pathophysiology of the plaque. Development of an efficient, sensitive and specific molecular probe to achieve in vivo and non-invasive, early recognition and early intervention of atherosclerotic vulnerable plaque is extremely important implications for the prevention of cardiovascular events. This study combines the advantages of MRI and photoacoustic imaging and our pilot research to construct a long circulation SR-A targeted multimodal molecular probe for the diagnosis and treatment of vulnerable plaque. PLGA-PEG-PLGA polymer was used for preparation of stealth nanoparticles to prolong their plasma half life. Shell material carrying USPIO can be used for both MRI and photoacoustic imaging. Dextran sulfate was covalent combined to nanoparticles for the purpose of targeted diagnosis and treatment of atherosclerotic vulnerable plaque. The targeting ability, curative effect for atherosclerotic vulnerable plaque and MRI and photoacoustic molecular imaging were evaluated both in vitro and in vivo. Dynamic analysis of the SR-A evolution was used to define complicated mechanism of atherosclerotic vulnerable plaque. This study will provide a new molecular diagnostic technology, a simple, effective, safe and non-invasive method for atherosclerotic vulnerable plaque therapy and in vivo dynamic monitoring.

动脉粥样硬化斑块的不稳定性是导致斑块内出血、破裂致动脉血栓形成从而引发卒中的主要发病机制，严重危害人类健康，传统影像技术不能有效地反映斑块的病理生理学改变和稳定性，因此，研发高效、灵敏、特异性高的分子探针，有望从分子水平上反映斑块的病理生理学特性并对其进行早期干预，对预防心脑血管事件具有重要意义。本项目结合MRI及光声分子成像技术优势和前期研究基础，拟构建靶向SR-A的诊疗一体化长循环多模态MRI/光声分子探针。利用PLGA-PEG-PLGA制备隐形纳米粒，经油酸修饰USPIO嵌于纳米粒壳膜中同时实现MRI及光声成像，并于纳米粒上共价连接硫酸葡聚糖钠盐，实现对易损斑块的靶向诊断及治疗作用，分析MRI/光声分子成像与易损斑块SR-A受体表达水平相关性及SR-A受体在动脉粥样硬化斑块发展及演变过程中的变化规律，为易损斑块的早期诊断、治疗及疗效监测提供一种简便、有效、安全、无创的新方法。

动脉粥样硬化易损斑块有脱落和破裂的风险，会诱发严重的心血管和脑血管疾病，包括中风和心肌梗塞等。目前，没有一种商用的临床方法能够针对性的评估斑块的易损性并在心血管事件发生之前治疗易损斑块。本文中，近红外荧光（NIRF）造影剂1,1'-二十八烷基-3,3,3'，3'-四甲基吲哚硼花青碘化物（DiR），磁共振（MR）造影剂Fe3O4和相变材料全氟己烷（PFH）装入纳米颗粒（NPs）中，硫酸葡聚糖（DS）附着在NPs的表面以构建整合的NPs，用于诊断和治疗易损斑块。结果表明，所制备的Fe-PFH-P/CS-DS NPs在低强度聚焦超声（LIFU）辐射下可以发生不同程度的相变，而不会引起温度大幅升高。当Fe-PFH-P/CS-DS NP与RAW 264.7细胞孵育4小时时，大量NP被RAW 264.7细胞内吞。同时，施加强度为0.5、2.5、4 W/cm2的LIFU辐照，存在于细胞质囊泡结构中的NP发生了相变，并且由此诱导的声滴汽化（ADV）效应可以诱导细胞凋亡，RAW 264.7细胞的凋亡或坏死与辐射强度有关。当照射强度为2.5 W/cm2时，可以实现主要由于线粒体损伤而导致的巨噬细胞凋亡，而不必担心斑块坏死核心的扩张以及由巨噬细胞坏死引起的斑块破裂的风险，这在小鼠体内及离体主动脉斑块模型中也得到了验证。在包括NIRF和MR在内的小鼠多模态成像中，我们评估了靶向易损斑块的纳米颗粒的生物学特性，并在此基础上实施了体内治疗，每隔5天进行ADV治疗，总共治疗4次，小鼠主动脉易损斑块可以通过减少与斑块易损性密切相关的巨噬细胞含量来稳定和减少。这种物理疗法易于操作，安全有效，填补了临床上缺乏针对易损斑块的具体诊断和治疗方法的空白。同时，它也可以减轻由斑块引起的血管狭窄所引起的临床症状，并极大地有益于患者，为心脑血管疾病患者带来福音。