基于基质成纤维活化蛋白的磁共振肺癌分子成像研究

寻找能够诊断各种病理类型肺癌的通用型分子探针是肺癌靶向诊断的关键问题，但至今尚未获得突破性进展。肿瘤基质成纤维活化蛋白（Fibroblast Activation Protein,FAP）是肺癌基质成纤维细胞膜标志蛋白之一，正常组织及非瘤组织尚未检测到其表达。因此以FAP 为靶点设计的分子探针有可能作为肺癌通用型分子探针，为肺癌分子靶向诊断提供一条新途径。本研究拟通过噬菌体随机肽库展示技术结合生物传感器筛选FAP高特异性亲和配体小肽- - FAPp，采用固相合成技术制备FAPp顺磁性四氮杂环十二烷四乙酸钆探针；制作裸鼠肺癌皮下移植瘤（包括腺癌、鳞癌、小细胞未分化癌、肺泡癌、大细胞癌）、炎性肉芽肿模型；体外分析FAPp探针表征及体内MRI示踪研究探针在肺癌、炎症模型体内分布特征及磁共振成像特点，探索一种肺癌靶向分子成像的新方法。

基质成纤维活化蛋白（Fibroblast activation protein a FAP a）是肿瘤基质成纤维信号的标志蛋白之一，良性病灶及正常组织目前尚未发现表达。本研究目的探索以FAP为靶点的肺癌分子成像的特征及价值。研究采用噬菌体肽库技术,利用噬菌体展示环七肽库（Ph.D.-C7CTM Phage display peptide library）筛选FAP靶向小肽FAPe，其氨基酸序列为NH2-SCDSWHYWC-CONH2，ELISA检测FAPe与FAPa亲和性，以天然L-型氨基酸为基础，采用固相合成法合成L-型氨基酸小肽FAPe的荧光素探针FAPe-FITC 和顺磁性探针FAPe-DTPA-Gd；高效液相色谱纯化和飞行时间质谱测定精确分子量；构建FAPa真核表达载体pCMVp-NB/FAPa，转染NIH3T3、A549及SKOV3细胞，倒置荧光显微镜观察FAPe-FITC荧光探针作用NIH3T3、A549及SKOV3均呈现荧光分布；体外磁共振成像研究视觉评价FAPe-DTPA-Gd顺磁性探针作用细胞信号呈短T1高信号，并随着孵育时间/浓度增加，信号强度逐渐增强；TEM扫描显示胞浆内密集电子致密颗粒，证实为探针分布；建立BALB/c-nu肺癌皮下移植瘤模型，注射分子探针TIWI成像显示肿瘤组织呈短T1高信号，信号持续增强，注射后6-8hr逐渐稳定，肿瘤组织信号强度明显高于肌肉信号强度免疫组化分析肿瘤组织FAPa表达强阳性，证实FAPe-DTPA-Gd顺磁性探针选择性聚集于肺癌组织，能够用于肺癌靶向磁共振分子成像；进一步，收集手术证实肺癌、乳腺癌及结肠癌组织，分别采用RC-PCR、Western-bolt 及免疫组化分析显示肺癌，乳腺癌及结肠癌组织FAP表达明显高于癌旁组织，且FAP分布表达与肿瘤基质成纤维细胞；乳腺癌组织FAP表达与HIF-1a表达显著呈正相关，同时BOLD-MRI信号R2*值与FAP、HIF-1a正相关；采用质谱比较肺癌及正常健康人群研究血清蛋白组图谱；结果证实FAP靶向小肽FAPe能够特异性识别FAPa，FAPe分子探针能够在肺癌肿瘤组织中特异性分布并被MRI检测信号，在肺癌靶向分子成像具有良好的应用前景，为进一步开展以FAPa为靶点的的肿瘤分子显像奠定基础。