靶向性钽纳米酶/CT多功能探针应用于非小细胞肺癌早期诊断和治疗一体化的研究

There is no safe and effective nanoprobes of the early diagnosis and treatment for non-small cell lung cancer (NSCLC), therefore, development of CT nanoprobes with nanozymes,targeted antibody, safe and high sensitivity might have a bright future in the fields of early detection and therapy for NSCLC . Unfortunately, The study on nano-based CT contrast agent with nanozymes has not been reported.Based on the successfully synthesis of multi-fuctional nanoprobes with Gd and rare-earth elements ,we optimized tantalum nanozymes and computed tomography as the multi-functional nanoprobes by laser ablation in liquid, then doped PD1(the specific antibody of NSCLC), which achieved simultaneously CT imaging, and tumour in cells and tissues for the early diagnosis, as well as treatment of NSCLC. Nanoprobes can be uptook in the tumour cells, which can detect the oncogenesis and the metabolic process of nanoprobes by characteristics of nanozymes with CT imaging, at the same time, NSCLC can be treated by antibaody for targeting therapy. Our preliminary studies demonstrated that this new un-targeted nanoprobes had the capability of CT contrast agent and nanozyme, and good biocompatibility in vitro . In this project we will optimize preparation technology of targeted multi-functional nanoprobes, systematically study its risk assessment, pharmacokinetic and pharmacodynamic characteristics in vitro and in vivo. This investigation might provide a useful platform for the development of a new multi-functional nanoparticles on simultaneous tumor-targeted molecular imaging and precise NSCLC therapy.

非小细胞肺癌的早期诊断和治疗一体化尚无良策，纳米酶和CT纳米造影剂结合为该领域研究带来新希望。申报人已成功研制几种多功能纳米探针，在此基础上，拟用简单环保的液相激光烧蚀法一步制备超纯的、自身具有纳米酶活性的钽纳米CT造影剂，并化学偶联非小细胞肺癌受体PD1特异性抗体，研制一种新型的非小细胞肺癌早期诊断和治疗一体化的多功能探针，尚未见相关报道。利用纳米酶的无标记肿瘤定位、识别和示踪功能，扩展到肿瘤的组织和细胞中，对肿瘤发生、扩散消失过程和探针自身代谢进行监测。同时结合穿透力强、分辨率高的CT成像，进行肿瘤早期诊断。利用抗体导向性进行肿瘤的免疫治疗。预实验结果表明：未挂接抗体的非靶向性钽纳米酶/CT探针，体外已具有良好的过氧化物模拟酶活性、CT成像和生物相容性。本项目拟进一步优化靶向性多功能探针的制备工艺，分析其体内外的安全性、药代动力学和药效学，力争实现对非小细胞肺癌的早期诊断和治疗一体化。

肺癌死亡率居全球癌症之首，非小细胞肺癌（NSCLC）约占80 %。其整体治愈率低于20 %。主要原因是NSCLC早期无明显症状，发现时多为晚期，且对于放/化疗的敏感性很低。因此，亟待研发出安全和有效的NSCLC诊断和治疗一体化的新药。本项目把钽纳米酶和CT纳米造影剂结合，为非小细胞肺癌的诊断和治疗一体化的研究带来新思路。申报人利用液相激光烧蚀法一步制备一种超纯的钽纳米酶/CT分子探针，并化学偶联非小细胞肺癌受体PD1特异性抗体，研制出一种靶向性非小细胞肺癌早期诊断和治疗一体化的多功能探针。实验结果表明：本项目已制备出一种靶向性钽纳米酶/CT分子探针，粒径相对均一、分散性好、可模拟辣根过氧化物酶活性；在细胞水平，它具有良好的细胞生物相容性（对L929细胞的活性和细胞骨架几乎没有影响）、模拟辣根过氧化物模拟酶活性可细胞显色示踪自身代谢过程、CT成像、抑制肺癌细胞迁移和促进肺癌细胞凋亡的效果，对肺癌细胞的诊断和治疗一体化效果比较好，适合进一步开展动物实验；在动物水平，它的血液免疫毒性很弱、代表性组织的病理切片没有形态学的变化，说明它具有较好的生物相容性；同时，它在心脏、肝脏和肺脏都有模拟辣根过氧化物酶活性进行显色反应、良好的肺癌CT成像和抑制肺癌生长的效果。目前，本项目自主研发的靶向性钽纳米酶/CT分子探针，初步研究成果发表相关英文论文10篇，申请发明专利2项，以主编身份撰写《生物医用材料综合实验》专著，参加国际或国内会议2次，并做分会报告。组织国际会议1次。培养博士研究生和在读博士各1名，硕士研究生4名。可见，本项目制备的靶向性多功能分子探针为非小细胞肺癌的早期诊断和治疗一体化研究提供了新思路。但是，其临床前研究和临床研究仍需要巨额经费和时间，其治疗肺癌的分子机制我们尚在研究中。