氟-18标记的整合素avb6-半胱氨酸结PET分子探针的研制

Integrin avb6 is a cell surface receptor that widely overexpressed on many cancer cells like breast, lung, colon, skin, ovarian, and pancreatic cancers, but it only express at low levels in healthy tissue. Recently integrin avb6 have been evaluated as a novel clinical biomarker. Systine knot are highly stable peptides with more than 3 pairs of systine forming a "knot" structure. Its tight structures give it favorable properties to be used as a molecular scaffold for new PET imaging probes. Some systine knot peptides have been engineered for specifically binding to integrin avb6 as molecular imaging probes and demonstrated their effectiveness in 64Cu-DOTA microPET studies. .Here we propose to evaluate 18F-labeled cystine knot peptides, R01, R02 and S02, for microPET imaging of integrin avb6 overexpressed cancer xenografts in mice.Cystine knot peptides will firstly be synthesized by solid phase Fmoc chemistry. A conjugation with NOTA will be carried out followed by purification. Cystine knot peptides will be labeled using one-step AlF-NOTA method then be purified by radioHPLC. Serum stability and cell uptake assays will be studied for these 18F labeled probes. Nu/Nu Nude mice bearing tumors with different levels of integrin avb6 expressions will be used as animal models. BxPC-3 pancreatic cancer cells and A431 epidermoid carcinoma cells which overexpress avb6 will be tested as positive models, and 293T tumors which has a low expression of avb6 will be used as negative control. In vivo biodistribution studies and microPET imaging studies will be performed to evaluate these new 18F labeled avb6 targeting systine knot probes. Such studies on this important biomarker will hopefully be helpful to move these new avb6 targeting systine knot probes to the clinic.

整合素avb6是分子影像学领域的新兴肿瘤靶点，它在多种癌症中高表达，但在正常组织中表达水平很低。目前针对整合素avb6的分子探针较少，显像效果也并不理想。本项目在靶向整合素avb6的"胱氨酸结"分子探针的基础上，根据"胱氨酸结"的体内药代动力学特点，优化放射性核素的选择，并采用具有临床转化潜力的氟化铝一步法放射性标记，有望研发出具有临床转化潜力的整合素avb6胱氨酸结分子探针。.申请人在分子探针的研发方面具有丰富的经验。从分子探针的合成、修饰、放射化学标记，到体外细胞学检测、体内PET显像和体内分布研究，申请人与全体参与人员对项目的顺利完成有着充分的准备和信心。武汉大学组合生物合成与新药发现教育部重点实验室的一流实验条件为本项目的顺利实施提供了有力保障。

在本项目实施过程中项目负责人变更了工作单位，因此对研究内容作了一些必要的调整和变动。受新工作单位实验设施等条件的制约，放射化学实验以及小动物PET活体成像方面的实验难以继续进行，项目负责人仍在积极寻找合作者，以继续推动原计划项目的开展。与此同时，根据本项目计划书在分子探针方面的实验内容，项目组成员研发了基于套索肽的分子探针骨架平台，通过对可变区域氨基酸序列的修饰，我们获得了靶向不同肿瘤分子靶标的套索肽探针，并按照研发胱氨酸结的实验体系对其进行研究。我们也充分利用现有实验条件，平行开展了“碳量子点”、“纳米簇”和亲合体分子探针的研究，并在体外检测和肿瘤靶向治疗方面做了尝试。项目团队主要开展了以下几个方面的科研工作：.1. 项目团队在体外检测领域开展新研究，特别是在碳量子点以及其他贵金属纳米材料方面做了一系列工作。设计合成了具有绿色荧光的氨基化碳量子点，构建了新的能量转移体系，实现了荧光法和比色法同步检测肿瘤标志物。在这项研究中，我们使用水热法成功制备了氨基化绿色荧光碳点。这些碳点能够在不同波长下被激发出明亮的荧光，且在不同pH值和离子浓度下具有良好的稳定性。在这些荧光碳点的基础上，结合金纳米粒子成功设计了一套灵敏的检测透明质酸酶的生物检测方法，具有很好的实用转化潜力。2. 项目团队还开发了胰蛋白酶修饰的银纳米簇探针，可用于特异性识别人体辅酶因子NADH，并以此为平台验证了一种能实时监测人体内NADH参与反应的方法，成功实现了对血清中乙醇含量的检测。3. 项目团队还探讨了亲合体功能化量子点的一步法合成及其在生物显像和生物分析中的应用。我们通过一步水热法成功制备了亲合体修饰的CdTe量子点。这项研究的重要性主要在于AF-量子点可以由简单的一步法合成，是非常有前景的分子探针合成方法。4. 项目团队研发了可生物降解的氧化还原和酶的双响应纳米药物载体。我们基于11-巯基十一酸、金纳米簇和六精氨酸抗表皮生长因子受体（EGFR）亲和体，开发了心得纳米载药体系。将抗癌药物氨甲蝶呤（MTX）装入MUA-NCS-亲和体结构，载药量可达到35％。亲合体充当肿瘤靶向分子兼纳米药物载体的封口剂。EGFR受体过度表达的BxPC3有效地摄入MAMA在细胞质中并释放MTX，相比MTX显示了更高的抗肿瘤活性。MAMA具有优异的稳定性，良好的生物相容性和生物降解性。在癌症靶向治疗领域有很好的应用前景。