基于“上转换光遗传技术”精准可控纳米递送系统的肿瘤诊疗一体化研究

Now the early diagnosis and treatment of tumor have some major defects, including low diagnostic accuracy, poor treatment controllability, separation of diagnosis and treatment and so on, all of which lead to miss the best time for curing malignant tumor. In this proposal, based on near-infrared excitationtechnique and polymeric liposome technique, a synergetic nano-delivery system for tumor theragnosis is designed on the basis of multimode imaging technology and photocontrolled apoptosis technology. In this system, there are three parts including upconverting nanocrystals, apoptosis protein A and PLA-g-PEO. The upconverting nanocrystals can conduct tri-modal imagings for improving the diagnostic accuracy; The apoptosis protein A can be activated by NIR light to promote cell apoptosis which can improve the treatment controllability; The PLA-g-PEO and sodium bicarbonate can be used for loading the upconverting nanocrystals and apoptosis protein A gene, which combines the diagnosis and treatment together. The final purpose is to optimize all these parameters to get the synergetic nano-delivery system with good safety, accuracy and controllability. This study will be of great significance to expand ideas for tumor theragnosis.

肿瘤早期由于诊断准确性低、治疗可控性差、诊治环节分离等问题，导致贻误了肿瘤治疗最佳时机。针对上述问题，本项目拟将多模态诊断成像与光遗传凋亡操控相结合，以核壳多模上转换纳米晶（NaYF4:Yb,Tm@Lu@Gd）为诊断要素、光敏促凋亡蛋白基因（Cry2-Bax）为治疗要素、功能化聚丙交酯接枝聚氧乙烯共聚物（PLA-g-PEO）和碳酸氢钠为基质要素，利用纳米乳液组装方法，构建基于“上转换光遗传”机制的肿瘤一体诊治递送系统。该系统利用多模纳米晶实施MRI、CT、荧光三模态成像诊断，实现对组织结构与功能精准分析，有效改善诊断准确性；利用近红外光选择性激活促凋亡蛋白，实现对肿瘤杀伤的特异调控，有效提高治疗可控性；利用共聚物和碳酸氢钠进行有效递送与敏感释放，实现对诊治双功能承载衔接，有效融合一体诊治。项目通过细胞动物实验对其安全性、准确性、可控性等进行验证，为实现肿瘤早期一体诊治提供重要依据。

现行肿瘤早期诊治存在诊断准确性低、治疗可控性差、诊治过程分离等缺陷，容易导致贻误恶性肿瘤治疗的最佳时机。针对上述缺陷，本项目拟将多模成像诊断技术与光控凋亡治疗技术相结合，以多模上转换纳米晶为诊断要素、光遗传工程菌为治疗要素，构建肿瘤一体诊治递送系统。该系统利用多模上转换纳米晶实施成像诊断，实现对组织结构和功能的精准分析，有效改善诊断准确性；利用近红外光选择性激活工程菌活药并产生相应治疗物质，实现对肿瘤杀伤的特异调控，有效提高治疗可控性。进一步通过体内外细胞动物实验对该系统在安全性、准确性、可控性等方面进行验证，为实现真正意义上的肿瘤早期一体诊治提供重要的实验依据。经过四年的体外细胞实验及体内动物实验验证，我们成功构建了系列“上转换光遗传工程菌活药肿瘤一体诊治递送系统，这些系统在光遗传学肿瘤防治应用领域中具有显著优势。项目按照既定计划执行，按期完成项目相关指标，同时取得了一系列成果。1）文章：共发表SCI论文48篇，以第一/通讯作者发表26篇，一区文章篇，IF>10论文8篇（Nano Toady、Advanced Functional Materials和ACS Nano等），首创“光遗传工程菌”技术，发表于Nature旗下Communications Biology和Cell子刊 Cell Reports；2）专利：授权发明专利10项；3）获奖：获得省部级科技奖项2项（天津市自然科学一等奖和中国生物医学工程学会黄家驷生物医学工程二等奖）；4）称号：获得省部级称号2项（如天津市青年人才托举工程（首届）、天津市创新人才推进计划等）；5）项目：作为负责人（课题负责人）主持国家/省部级项目5项（如国家自然科学基金优秀青年基金、国家重点研发计划青年科学家项目、面上项目、天津市人才托举工程、天津市自然基金面上项目等）。