触发式Endoglin适配体荧光探针用于肝癌活体成像的研究

Aptamers, which are short single-stranded DNA or RNA oligonucleotides that can be engineered in vitro, have emerged as promising molecular probes, owing to their advantage including: faster tissue penetration and uptake, shorter residence in blood and nontarget organs, and higher ratio of target accumulation. However, the reported "always-on" aptamer probes had constant signals, because the signal reporters were bound to oligonucleotides, which results in the image contrast was critically limited by a high background. Therefore, in order to improve the image contrast, it is necessary to develop an novel aptamer imaging probe that the enhancement of fluorescence signal can be produced only when it is successfully combined to the specific cancer sites. In this project, we will design a triggered aptamer fluorescence imaging probe(TAFIP) which using Endoglin, a cell surface molecule over-expressed on endothelial cells of tumor-associated blood vessels, as target site. With this strategy, the TAFIP would display a dramatic fluorescence enhancment only after the probe is activated by Endoglin. As proof of the concept, in vitro analysis and in vivo liver cancer imaging would be performed by using the specific aptamer probe. The application of TAFIP might hold great promise in in vivo cancer imaging and lay the theoretical foundation for clinical diagnosis.

适配体是体外人工合成的ssDNA或RNA寡核苷酸分子，在活体内具有组织渗透和吞噬速率快、血液和非靶组织滞留时间短和靶组织聚集效率高等优势，是一种潜在理想的活体成像探针。目前适配体成像探针通常采用将报告分子直接修饰在核酸链上的"always-on"模式，在成像过程中其信号始终存在，因而背景高、成像对比度不理想。因此，如能巧妙设计一种只有在特定靶标触发下才产生可检测信号的适配体成像探针，则有可能降低成像背景，提高成像对比度。本项目中，我们以荷肝癌小鼠为肿瘤动物模型，以肿瘤组织新生血管内皮细胞表面标志分子Endoglin为靶点，利用课题组在前期研究中筛选得到的Endoglin适配体核酸序列，构建一种只有在Endoglin分子触发下才产生荧光信号的触发式Endoglin适配体荧光成像探针，系统研究该探针在靶细胞诱导下的荧光产生机制及在荷肝癌动物体内的荧光成像机理，为其早日应用于临床奠定理论基础。

项目组①首先利用荧光适配体修饰磁性石墨烯复合纳米材料，构建出一种能同时实现荧光成像和磁共振成像的双模态活体成像纳米探针用于HepG2细胞的特异性识别；②制备出能特异性结合肝癌新生肿瘤血管内皮细胞的磁性mEND- Fe3O4@CMCS纳米探针用于磁共振成像研究；③将能特异性结合白血病细胞的适配体sgc8修饰到包裹有FITC荧光报告分子的硅纳米粒表面，形成能高灵敏识别白血病细胞的适配体荧光硅纳米检测探针，实现对白血病的靶向诊断。为肿瘤的靶向诊断提供新的策略。.此外，在本项目资助下,项目组还开展了以下研究：①基于酶催化银沉积原理，构建了一系列电化学生物传感系统，用于检测人血清中的各种疾病标志物分子，如甲胎蛋白、人IgG、人IgE、1，5-葡萄糖醇、胆固醇；②以磁性碳纳米管为药物载体，以白屈菜红碱抗肿瘤药物为模型在体内进行了初步抗肿瘤研究。③利用磁性Fe3O4/羧甲基壳聚糖纳米粒（Fe3O4/CMCS NPs）为载体，雷帕霉素（Rapa）为抗肿瘤药物，建立了一种雷帕霉素磁性Fe3O4/羧甲基壳聚糖（Fe3O4/CMCS-Rapa）肿瘤靶向药物递送系统。④通过戊二醛交联反应将壳聚糖接枝到柿单宁上，成功制备了一种低成本和绿色环保的生物PTCS吸附剂（PTCS），评价了PTCS吸附剂对Pd(II)的吸附行为。.项目组在本项目资助下，共发表学术论文13篇，其中SCI论文10篇，EI论文2篇，获国家受理发明专利3项,其中有1 项已获授权。共培养博士研究生4人，硕士研究生14人。1人晋升正高职称，1人入选国家“百千万人才工程”国家级人选，并获“国家有突出贡献中青年专家”称号。支持1名“教育部新世纪优秀人才支持计划”入选者完成该计划并顺利通过专家组验收。1 人入选“广西高等学校优秀中青年骨干教师培训计划”并顺利结业。新增主持省级重点项目1项。有1项国家自然科学基金项目顺利结题。