双靶向多功能分子探针的肾癌荧光/MRI分子成像研究

Early diagnosis of renal cell carcinoma remains the major clinical concerns for improving treatment outcomes and patient survival. Our previous work demonstrated that AS1411 aptamer functionalized Gd2O3 can be used as molecular MRI probes for renal carcinoma cell imaging and displayed effective tumor-targeting effects. Based on this, we propose to develop novel dual-targeting fluorescence-MR imaging probes for renal cell carcinoma imaging in this project. Fluorescent-magnetic Gd-doped carbon dots are prepared by a simple solvent-free method. Two targeting ligands, AS1411 aptamer and CLT1 peptide are used as targeting ligands to construct multifunctional dual-targeted molecular probes. By taking advantage of the individual strengths of optical and MRI, the multifunctional probes can provide functional and molecular information about abnormalities owing to the excellent spatial resolution of MRI and high sensitivity of optical imaging. The feasible performance of the proposed probes for early imaging and detecting renal cell carcinoma in vitro and in vivo are evaluated via a variety cell and animal models. The project will provide theoretical and technical basis for early diagnosis and precise treatment of renal cell carcinoma on cellular and molecular levels.

对肾癌的早期诊断是提高患者治疗疗效及生存率的关键。本项目拟在前期AS1411适配修饰的Gd2O3纳米探针对肾癌细胞MRI分子成像的基础上，开展肾癌靶向荧光/MRI双模态分子成像研究。通过无溶剂法研制高性能荧光/MRI双功能响应的钆掺杂碳点，以AS1411适配体、CLT1肽为靶向配体，构建双靶向荧光/MRI双模态分子探针。从离体细胞、小鼠皮下移植瘤和小鼠原位瘤三个层面研究分子探针对肾癌细胞的特异性标记与荧光/MRI双模态成像，以MRI获得解剖和生理信息，以荧光成像的高灵敏度获得分子和细胞层面的信息，为肾癌的早期诊断和精准治疗研究提供理论和实验基础。

肾细胞癌（简称肾癌）是泌尿系统中恶性度较高的肿瘤，也是最常见的肿瘤之一。早期肾癌缺乏特异性临床表现及实验室检查指标，传统影像检查技术仍是主要的临床诊断方法。对肾癌早期诊断及微小转移灶的检测是目前临床研究的重点和难点。本项目基于新兴的纳米生物医学技术，研制高性能的荧光/MRI双模态Gd掺杂碳点（Gd-CDs），采用AS1411适配体和CLT1肽为靶向配体，构建了双靶向探针AS1411-CLT1-Gd-CDs。AS1411-CLT1-Gd-CDs具有宽范围多色荧光发射，可通过三个不同的荧光通道对786-O肾癌细胞进行靶向成像，实现了786-O细胞的定量检测，最低检出限为552个细胞/mL。肾癌荷瘤小鼠成像实验显示，AS1411-CLT1-Gd-CDs双靶向纳米探针能通过其荧光和MR信号清晰显示肿瘤边界，比非靶向和单靶向的Gd-CDs产生更强的对比增强效果和较长的成像时间窗（5小时）。该探针除了具有良好的生物相容性外，还可以在成像后通过尿液排泄系统有效排出体外，没有明显的毒性。该项研究通过多个靶点的同时识别及荧光-MR双模态成像技术，实现了对肾癌的精准成像。在此基础上，我们运用纳米技术，研制了多种新型高性能纳米探针，在肿瘤靶向分子成像、诊疗一体化及图像后处理新技术等方面进行了探索，为肾癌及其他肿瘤的早期诊断和精准治疗研究提供理论和实验基础。