同源细胞膜包裹P-DNA@MOF荧光/MRI双模态探针的构建及其癌症靶向诊断功能研究

Cancer is the leading cause to death, seriously endangering the human health. There is no obvious disease symptoms in the initial period of tumor and the clinical monomodal diagnostic method based on imaging is hard to distinguish the malignant from the benign, thus resulting in its advanced period when identified. It is therefore essential to develop a new pathway to diagnose cancer in its early stage. In this proposal, we intend to develop fluorescence/magnetic resonance imaging (MRI) bimodal probe based on metal-organic framework (MOF) for the early diagnosis of cancer. Initially, we will load fluorophore-labeled probe DNA (P-DNA) to the MOF to yield the P-DNA@MOF composite, this will be followed by the composite encapsulation with cancer cell membranes (CCMs) to ultimately form a CCMs+P-DNA@MOF probe capable of targeting cancer cells. Finally, the dual-targeting ability of P-DNA to tumor-specific miRNAs and homologous cell membranes on cancer cells is expected to localize the probe to cancer cells and achieve bimodal fluorescence/MRI at the cellular and animal levels for the diagnosis of early cancer. This study is anticipated to open new avenues for the application of MOF, offering new pathways and theoretical basis for non-invasive preoperation method for early diagnosis of cancer.

癌症是危害人类健康的主要杀手。癌症早期无明显症状，临床上影像学的单模态诊断方法不能鉴别良恶性肿瘤，导致癌症发现即晚期。因此，开辟癌症早期诊断的新途径具有重要意义。本项目拟构建基于金属有机骨架（Metal-Organic Framework, MOF）的荧光/磁共振成像双模态探针，并用于癌症早期诊断。首先将MOF负载荧光标记的P-DNA形成P-DNA@MOF复合物，其次采用具有靶向癌细胞能力的同源细胞膜（Cancer Cell Membranes，CCMs）对其包裹形成CCMs+P-DNA@MOF探针。最后，利用P-DNA对肿瘤高表达miRNA和同源细胞膜对癌细胞的双重特异性靶向识别能力将探针定位到癌组织细胞，在细胞水平和动物水平实现荧光/MRI双模态成像癌症诊断。本研究的成功实施将开启MOF的新用途，同时为探索癌症早期精准诊断的术前无创方法提供新的研究思路和理论基础。

癌症是危害人类生命健康的重要杀手之一。国家癌症中心发布的最新数据显示，在中国，每天约1万人确诊癌症，；每年新发癌症病例达429万人，死亡281万人，死亡率高达65%，并呈逐年上升趋势。居高不下的癌症死亡率主要是因为其早期多无明显症状，临床上基于病理学和影像学的诊断方法缺乏特异性，不能鉴别良恶性肿瘤，导致癌症发现即晚期。因此癌症的早期诊断和有效治疗的研究具有重要的临床价值。本项目构建了一系列纳米平台实现癌症的早期诊断和高效治疗，为癌症的早期诊断和高效治疗提供了重要的参考。.一是基于纳米材料转染探针法、各种恒温扩增法，成功实现了肿瘤早期发生标志物miRNA或特异性蛋白的检测，首先在细胞水平或外泌体水平验证方法的可行性，部分miRNA或蛋白检测限达fM水平，最后用临床血浆样本进行荧光信号比对，发现本项目构建的方法能够成功用于癌症的早期检测。发表SCI论文13篇。.二是基于肿瘤微环境，构建了一系列能够肿瘤微环境响应（微酸性、高表达GSH和H2O2、乏氧等），对肿瘤微环境进行重塑的同时实现肿瘤的高效治疗的目的，这些纳米药物不仅体内外表现出有效的乳腺癌治疗效果，而且表现出良好的生物相容性，为肿瘤的治疗提供了重要的研究思路。发表SCI论文5篇。