原位自组装多肽分子探针及其在膀胱癌术中导航中的应用研究

Bladder cancer has the characteristics of easy recurrence after surgery. The main reason is that it is difficult for the naked eye to accurately identify the microscopic tumor focus and distinguish the tumor boundaries. Therefore, the complete removal of tumor tissue during surgery is a key factor to reduce the recurrence of bladder cancer. Based on the preliminary work, this project intends to design molecular molecules based on functional peptides. By optimizing the stability and controllability of peptides with different functions, the responsive self-assembly of bladder cancer lesions are in situ constructed which overcome the long-term retention of traditional peptide probes in the lesions. At the same time, owing to the high specificity and high sensitivity characteristics of the strategy, the tumor is stably and accurately visualized by intravesical instillation of the human whole bladder, which can guide to complete resection of the tumor under surgery to reduce the recurrence of bladder cancer. The development of this project not only develop the new method of in situ self-assembly but also accelerate the clinical translation process of in vivo self-assembly nanotechnology in the application of bladder cancer surgery, meanwhile provides a new strategy for accurately detecting microscopic tumor lesions and tumor boundaries.

膀胱癌具有术后极易复发的特点，其主要原因是术中肉眼难以精准识别微小肿瘤灶及区分肿瘤边界所导致的肿瘤残余，因此术中彻底切除肿瘤组织是降低膀胱癌复发的关键因素。本项目拟在前期工作的基础上以功能性多肽为主体进行分子设计，通过对不同功能的多肽进行稳定性优化和可控性修饰，构建在膀胱癌病灶原位发生响应性自组装的新策略，解决传统分子探针在病灶原位难以长效滞留的瓶颈问题。同时利用该策略的高特异性及高灵敏性特点，通过膀胱腔内灌注的方式对人离体荷瘤全膀胱进行肿瘤的稳定、精准可视化成像，以此实现术中导航下的肿瘤彻底切除，旨在降低膀胱癌的复发。本项目的开展不仅发展了活体原位自组装的新方法，还加速了活体自组装纳米技术在膀胱癌术中导航应用中的临床转化进程，同时为精准检出微小肿瘤灶及肿瘤边界提供了全新的策略。

1.项目的背景.膀胱癌具有术后极易复发的特点，其主要原因是术中肉眼难以精准识别微小肿瘤灶及区分肿瘤边界所导致的肿瘤残余，因此术中彻底切除肿瘤组织是降低膀胱癌复发的关键因素。.2.主要研究内容.本项目在前期工作的基础上以功能性多肽为主体进行分子设计，通过对不同功能的多肽进行稳定性优化和可控性修饰，构建在膀胱癌病灶原位发生响应性自组装的新策略，解决传统分子探针在病灶原位难以长效滞留的瓶颈问题。同时利用该策略的高特异性及高灵敏性特点，通过膀胱腔内灌注的方式对人离体荷瘤全膀胱进行肿瘤的稳定、精准可视化成像，以此实现术中导航下的肿瘤彻底切除，旨在降低膀胱癌的复发。.3.重要结果.1）通过活体自组装纳米技术，进行模块化设计并合成光稳定性级联激活自组装多肽纳米分子探针TP以及RIAP，明确了TP与RIAP发生Click反应后的组装行为，并提出了PCAP策略；.2）PCAP策略在气囊小鼠模型肿瘤部位具有高效稳定成像能力，实现了肿瘤长效稳定的高信号噪声比成像；.3）基于PCAP策略以及活体自组装纳米技术的多肽分子探针在离体人膀胱癌组织上实现了高性能成像，并且清楚地描绘出了肉眼难以区分的肿瘤病变及其边界。.4.关键数据及其科学意义.本项目关键数据体现在以功能性多肽为主体进行分子设计，成功合成具有特异性靶向膀胱癌细胞的分子探针TP和响应型自组装多肽分子RIAP，通过二者特异性化学点击反应，实现两段分子探针响应后在病灶原位的长效滞留，在细胞水平其荧光稳定性滞留时间高达24小时，可完全满足临床手术需求，解决传统分子探针的光稳定性差，难以在病灶原位长效稳定成像的瓶颈问题。同时利用该策略的高特异性及高灵敏性特点，对人离体肿瘤组织进行了稳定、精准可视化成像。本项目的开展不仅发展了活体原位自组装的新方法，还加速了活体自组装纳米技术在膀胱癌术中导航应用中的临床转化进程，同时为精准检出微小肿瘤灶及肿瘤边界提供了全新的策略。