基于重要靶点的肝癌多模态诊疗研究

Hepatocellular carcinoma(HCC), is one of the most malignant cancers. Precison medicine of HCC, largely depends on specific biomarkers- based non-or minimal-invasive detection and evaluation. The applicant, together with the co-operation group in this project, has developed 2D material-based supramolecular imaging probes against glypican 3 and CD47, for the simple, rapid yet precise diagnosis of HCC,which have been published in《Advanced Materials》 and《Theranotics》. In this project, we sought to further use the supramolecular assembly between near infrared photosensitizers, commercial drugs or therapeutic RNAs/peptides and human serum albumin coupled with a targeting peptide for HCC biomarkers (such as GPC-3、CD47、Mir429)，in order to construct a multifunctional biomacromolecular hybrid for the subsequent self-assembly with two-dimensional magnesium dioxide. The simply prepared biomaterial ensemble incorporating fluorescence, ultrasound and MRI signals will be used for the multimodal, GPC-3 targeted imaging of hepatocellular carcinoma (HCC). After precisely localizing the tumor, photothermal drug release, photodynamic therapy and immunotherapy will be conducted, achieving a precision-enhanced theranostics of HCC.

肝细胞癌是严重危害人类健康的主要恶性肿瘤之一，以调控肝癌演化的特异标志物为靶点，实现对疾病演进的精准探测和个体化干预是肝癌诊疗研究的重要科学目标。申请人团队与合作团队已在肝癌重要靶点的高敏特异化学探针的研发方面取得重要进展，论文发表于《Advanced Materials》、《Theranotics》等权威期刊。本项目以前期合作为基础，将近红外光敏染料、药物分子或治疗用生物大分子（RNA、多肽等）与偶联GPC-3、CD47、MiR-429等肝癌重要靶点的靶向多肽配体的人血清蛋白进行超分子复合，并与二维氧化锰进行自组装，构建具备荧光、超声、磁共振等多元显像信号的生物复合材料，利用上述信号对肝癌进行靶向多模态成像（荧光/CT、B超、MRI），进而实现复合材料所包载治疗试剂的光控治疗（光热释药、光动力学治疗或免疫治疗等），项目可为肝癌的精准诊疗研究提供新的化学工具，推进精准诊疗新手段的研发。

本项目以解决肝细胞癌（肝癌）的临床诊疗中尚未被满足的良恶性结节的精准识别和干预的需求为目标，核心内容是构建特异靶向肝癌的具有诊断和治疗双功能一体的纳米复合体。.首先设计合成了一系列可靶向肝细胞癌标志物glypican 3(GPC-3) 蛋白的多肽并筛选出最佳结合序列，共价偶联可与人血清白蛋白（HSA）非共价组装的Dansyl-L-GluD得到多肽LH1；利用巨噬细胞表面的SIRPα受体与肿瘤细胞表面的CD47蛋白特异性结合的特点，筛选出可与SIRPα结合的多肽SP1，并将其与HSA上的Cys34进行了共价偶联得到HSA-SP1。然后利用HSA与Dansyl-L-Glu组装HAS-SP1-LH1。选择了FDA批准的可用于人体的近红外造影剂ICG和光敏剂CE6，以二氧化锰材料为基底进行非共价组装得到HSA复合物。通过多种测试方法（荧光光谱、紫外光谱、DLS、Zeta potential、SEM、TEM 等）对HSA复合物进行了系统表征。通过生物小角度散射（SAXS）对LH1与GPC-3蛋白的结合位点进行了研究，并与前沿的AlphaFold技术模拟的GPC-3蛋白的PDB结构进行比对，阐释了GPC-3蛋白极不稳定的原因。.对上述构建的HSA复合物，在细胞和动物水平，验证了诊疗性能。结果显示，复合材料显示了对高表达glypican3的细胞系的特异高结合和被摄取性能；此外，复合体具备明显的光热和自由基释放性能，成功实现了对高GPC-3表达的肝癌细胞的光热/光动力杀伤。进一步，对皮下接瘤肝癌小鼠进行了尾静脉活体成像实验，成功实现了皮下接瘤肝癌的成像及治疗。.此外，本项目设计合成了一类近红外II区的糖基荧光探针，完成分子水平的荧光及稳定性的表征，为实现基于荧光的较深度的临床检测和治疗准备了工具。.本项目具有较高的创新性，已申报国家发明专利3篇，发表相关论文3篇，正撰写论文1篇。项目的进一步深化推进有望应用于肝癌的荧光导引下的腹腔镜切除，显著提高手术的精准性。.以上研究工作在所属重大研究计划的中期和结题评估中获评优秀，并被作为亮点工作列入重大研究计划的总结报告。培养博士后3名，博士3名，项目负责人获得全国争先创新奖章和吴阶平医学奖等，1人次入选国家基金委优青资助计划，多次人入选多项省部级人才资助计划。包含本项目研究发现的成果获得2022年中国抗癌协会科技奖一等奖。