携抗PSMA多肽的超声－磁共振双模态靶向造影剂诊断前列腺癌的实验研究

The low rate of early prostate cancer detection is the principal reason underlying the failure in improvements to cure the disease. Multi-modal targeted angiography exhibits great potential in cancer diagnosis because it combines the advantages of the various imaging technologies. However, the effectiveness of ultrasound and magnetic resonance imaging using dual-modality targeted contrast agent for the diagnosis of prostate cancer remains unclear. In our previous study, we demonstrated ultrasound and magnetic resonance imaging dual-modality targeted contrast agent containing a highly stable peptide that selectively binds to the prostate-specific membrane antigen (PSMA). In this study, we further optimized the contrast agent formula via in vitro experiments. Using an orthotropic nude mouse model of human prostate cancer, we investigated the targeting imaging effects and optimal imaging parameters of the contrast agent. Additionally, we evaluated the effects of ultrasound and magnetic resonance imaging using quantitative analysis. Our findings potentially serve as the theoretical basis and experimental evidence for further multi-modality targeted imaging of prostate cancer. Moreover, our study provides new ideas for increasing the early detection rate of prostate cancer and addresses the difficulties of early diagnosis of prostate cancer.

早期前列腺癌低检出率的现状已成为阻碍前列腺癌治愈率提高的关键因素。多模态靶向成像可以利用多种影像技术的互补和/或协同优势，在肿瘤诊断中具有巨大的优势和潜力。但前列腺癌的超声和磁共振双模态靶向造影剂及其成像效果尚不清楚。课题组在前期研究工作中，已初步制得以前列腺特异性膜抗原（PSMA）为靶点，携带具有高稳定性抗PSMA多肽的超声－磁共振双模态靶向造影剂。本课题将以此为基础，结合体外实验进一步优化造影剂配方，并利用人前列腺癌裸鼠原位移植模型进行肿瘤靶向成像，深入研究双模态靶向造影剂在体内的靶向显像效果，以明确与此造影剂相匹配的超声和磁共振成像条件及参数，并通过超声和磁共振定量分析软件对双模态靶向造影结果进行分析，为最终实现前列腺癌的多模态靶向成像诊断提供理论基础和实验依据，为提高临床可治愈前列腺癌特别是早期前列腺癌的检出率，解决前列腺癌早期诊断难点提供新的思路。

早期前列腺癌的低检出率的现状已成为阻碍前列腺癌治愈率提高的关键因素。多模态靶向成像可以利用多种影像技术的互补和/或协同优势，在早期前列腺癌诊断中具有巨大的优势和潜力。.本课题采用了分子影像学技术研发了以前列腺癌细胞表面表达的PSMA为靶点的超声-磁共振双模态靶向造影剂。通过表征分析、体外靶向实验、体外成像实验及体外细胞毒性实验来研究双模态靶向造影剂的稳定性、靶向性、双模态显像能力及安全性。并进一步通过体内实验研究双模态靶向造影剂在前列腺癌超声-磁共振双模态靶向成像中的作用。.携抗PSMA多肽超声-磁共振双模态靶向造影剂平均粒径为415 nm， Zeta电位为-6.11mV，呈球形，分布均匀，无明显团聚现象，成功包裹Fe3O4纳米粒，具有超顺磁性。在体外靶向实验中，携抗PSMA多肽超声-磁共振双模态靶向造影剂能与LNCaP细胞靶向结合。造影剂在超声下表现为高回声，在磁共振T2加权成像上表现为低信号，在体外无明显细胞毒性。在体内靶向成像实验中，LNCaP荷瘤裸鼠在注射携抗PSMA多肽的超声－磁共振双模态靶向造影剂后肿瘤内T2信号明显降低，注射后2小时、6小时、12小时及24小时的相对增强强度分别为41.0 ± 1.9%、28.2 ± 6.5%、21.4 ± 5.0%及16.2 ± 3.6%，明显高于对照组（P<0.05）。LNCaP荷瘤裸鼠在注射双模态靶向造影剂后肿瘤超声增强峰值强度为8.9 ± 1.7dB，明显高于对照组（5.6 ± 1.7dB、6.9 ± 1.2dB及7.0 ± 1.4 dB，P<0.05）。病理普鲁士蓝染色证实造影剂与肿瘤组织的靶向结合。造影剂在静脉注射后主要被网状内皮系统所摄取，对裸鼠的主要脏器无明显毒性。 .携抗PSMA 多肽的超声－磁共振双模态靶向造影剂能通过与前列腺癌细胞表面的PSMA靶向结合增强前列腺癌的超声及磁共振图像。通过该课题的顺利实施，为前列腺癌的多模态分子影像学研究提供了理论基础和实验依据，并为提高前列腺癌尤其是早期前列腺癌的检出率提供了新的方法和思路。