基于量子点荧光示踪的非肌层浸润性膀胱尿路上皮癌在体细胞生物学行为分析

The main challenge in clinical management of Non-muscle-invasive bladder urothelial cancer (NMIBUC) in which the bladder is retained, is the identification of those patients whose disease is likely to recur and progress at the time of disease presentation, which can improve greatly the diagnosis and treatment of NMIBUC. Behavioral profiling of NMIBUC in vivo can be used to predict the risk of progression, but there is a big technical difficulty to monitor behavior of tumor cells in vivo. .Based on the successful experiment of labelling tissue and life cells with Quantum Dots(QDs), our group plan to further optimize the technique to label cells, to make tumor cells real-time illumine,with the predominant fluorescent properties of QDs. And then dynamically track the characteristics of NMIBUC cells subcutaneous and bladder mucosa growth, proliferation and invasion in nude mice. Based on these results, to make up the the digital model of "time-fluorescent signal-tumor biological behavior" in physical environment, to obtain quantitative measurements of tumor cell behavior and then to predict the tumor risk of progression. .Achievements not only can be used for research on tumor behavior in vivo, it can also be used in sensitive chemotherapy drugs screening for BUC, and recognition of micro lesions, so as to carry out tailored treatments for NMIBUC. Compared with the existing experiment technology, the superior signal brightness, good durability, and deep organ imaging of QDs fluorescence can improve signifcantly the ability to study tumor cells biological behavior in vivo.

复发与进展是保留膀胱的非肌层浸润性膀胱尿路上皮癌（NMIBUC）治疗中面临的主要问题。提高NMIBUC患者初诊时高进展风险的预判能力，可有效改善其诊疗水平；NMIBUC在体细胞生物学行为分析可用于评估其进展风险，但其实现存在技术上的困难。.课题组在成功进行量子点（QDs）标记组织及细胞的实验基础上，拟进一步优化技术方案，利用QDs独特荧光效应，使肿瘤细胞实时发光，动态示踪NMIBUC细胞种植于裸鼠皮下与膀胱黏膜后的成瘤特点，构建生理环境下"时间-荧光信号-肿瘤生物学行为"的数字化模型，建立NMIBUC在体行为学可视化分析平台,量化分析肿瘤细胞的种植、增殖与浸润生物学行为，以期用于评价肿瘤的进展风险。.所获研究成果还可用于BUC敏感化疗药物的筛选与微病灶的识别，从而实行NMIBUC治疗方案个体化；与现有实验技术相比，QDs荧光的亮度高，持久性好，组织穿透能力强，能显著改善肿瘤在体研究效果。

背景：复发与进展是膀胱尿路上皮癌（BUC）典型的生物学行为特征，也是保留膀胱的非肌层浸润性膀胱尿路上皮癌（NMIBUC）治疗中面临的主要问题。提高NMIBUC患者初诊时高复发进展风险的预判能力，可有效改善其诊疗水平及预后。NMIBUC在体细胞生物学行为分析可用于评估其进展风险，但其实现存在技术上的困难。.主要研究内容、结果数据及其科学意义：为解决BUC复发与进展对临床诊治带来的困难，结合我们前期研究的成果，本研究在体外量子点（QDs）标记组织及细胞PSCA表达情况的实验基础上，将QDs标记PSCA抗体（QDs-PSCA），利用QDs独特荧光效应，在活体动物体内，借助荧光体内成像系统，使肿瘤细胞实时发光，动态示踪肿瘤细胞种植于裸鼠皮下与膀胱黏膜后的成瘤特点，建立了BUC在体行为学可视化分析平台，可用来评价肿瘤的进展风险。该技术体系还可用于BUC敏感化疗药物的筛选以及微病灶的识别，对手术方式和手术时机的选择能够提供有效的科学依据，可较大地提高BUC的诊断与治疗水平，有着重大的社会效应与经济效益。.体外细胞实验研究发现常规使用浓度的QDs对膀胱癌细胞的活力、增殖、迁移和侵袭能力无明显影响。成功构建稳定的裸鼠皮下膀胱癌细胞移植瘤模型后，通过动物体内成像系统，在注射荧光探针后不同时间点观察裸鼠移植瘤靶向成像情况以及探针在体内的分布情况。我们发现QD605-PSCA尾静脉注射后能够对BUC裸鼠移植瘤进行可视化的肿瘤靶向荧光成像，而QD605-TAT尾静脉注射后在BUC裸鼠移植瘤部位未见明显肿瘤成像；组织病理学检测证实QD605-PSCA探针的荧光在肿瘤部位和肝脏可见，在其它脏器未见有明显荧光；而非特异性的QD605-TAT探针荧光在肿瘤部位和其它脏器均未见明显荧光。这说明非特异性的肽段连接的QDs在体外活细胞标记成像、动态示踪以及在体外研究肿瘤发生发展过程方面具有重大的应用价值。特异性QDs抗体荧光探针能对目标肿瘤进行特异性靶向标记成像识别，在体内非侵入性肿瘤微病灶识别、动态观察和药物靶向运输治疗方面具有可观的发展前景。