细胞微泡包覆稀土多色功能核酸探针的构建及其在三阴性乳腺癌早期诊断中的应用研究

For the past years, breast cancer has become one of the most common malignant tumors, and triple negative breast cancer (TNBC) is its most aggressive subtype. The majority of triple-negative breast cancers are extremely malignant with a high risk of early recurrence and distant metastasis. Therefore, the development of novel effective probes with high sensitivity for early diagnosis of TNBC has become the key factor for improving survival rate of patients with TNBC. However, traditional probes only focus on the detection of one kind of biomarker. So these methods cannot accurately and effectively diagnose TNBC. To solve the problems mentioned above, this project intends to construct a rational but simple strategy to fabricate Eu3+, Tb3+-activated adjustable upconversion nanoparticles (UCNPs) for ultrasensitive and specific detection of multiple biomarkers of TNBC. More importantly, the superficially camouflaged cell membranes could complete the replication of surface antigenic diversity of the source cells, endowing nanoprobe with immune escape, protecting nucleic acids from nuclease digestion, and homotypic targeting abilities. Therefore, this nanoprobe can be used for sensitive, and specific detection of multiple biomarkers of TNBC in vivo, and provided an effective way for the early diagnosis of TNBC.

近年来，乳腺癌已经成为危害女性健康的最常见恶性肿瘤之一。在乳腺癌的各个亚型中，由于三阴性乳腺癌肿瘤侵袭性强，相对容易发生局部复发和远处转移，从而使得病人的存活时间很短。因此，发展新型高灵敏三阴性乳腺癌早期诊断探针，提前干预，成为提高三阴性乳腺癌患者存活率的关键性因素。但是，目前的诊断探针仅仅只是检测单一的乳腺癌标志物，因此无法实现对早期三阴性乳腺癌精确有效的诊断。本项目旨在设计和制备出简单、易合成的掺杂铕和铽离子的上转换纳米颗粒，以实现在一个激发波长下建立针对早期三阴性乳腺癌的多色指纹识别文库，并且运用细胞微泡作为运输载体，解决传统功能核酸探针易受核酸酶降解及上转换纳米颗粒非特异性吸附的问题，实现在生物体内对多种三阴性乳腺癌标志物的靶向检测及成像。为三阴性乳腺癌的早期诊断提供新的技术支持。

三阴性乳腺癌是指雌激素受体（ER）、孕激素受体（PR）和人表皮生长因子受体2（HER-2）均为阴性的一种特殊类型乳腺癌。在乳腺癌各类亚型中三阴性乳腺癌是致死率最高的恶性肿瘤。目前，三阴性乳腺癌的主要临床诊断方式为细胞和组织切片技术，程序比较繁琐，同时对病人的身体有一定的创伤。因此，在分子水平上发展新型高灵敏三阴性乳腺癌早期活体诊断探针，成为提高三阴性乳腺癌患者存活率的关键性因素。本项目旨在设计和制备出简单、易合成的掺杂铕和铽离子的上转换纳米颗粒，并通过调节铕和铽离子的掺杂比例得到一系列不同荧光发射的上转换纳米颗粒，以实现通过一个激发波长对多个三阴性乳腺癌标志物检测的目的。然后将带有两种荧光淬灭基团的DNA（或者核酸适配体）发卡结构共同耦合在上转换纳米颗粒的表面，分别用于淬灭铕和铽离子的荧光。当目标物（乳腺癌标志物）与纳米颗粒表面功能核酸分子结合时，发卡结构打开，荧光淬灭基团远离上转换纳米颗粒表面，相应的荧光信号恢复，从而实现检测多种标志物的目的。并且运用细胞膜作为运输载体，有望实现在生物体内对多种三阴性乳腺癌乳腺癌标志物的指纹靶向检测和成像。由于生物组织具有自发背景荧光，会对细胞内和动物体内目标物检测造成较大的干扰，但利用掺杂铕和铽离子的上转换纳米颗粒近红外激发及发光寿命长的特点，可以有效地消除生物样品自发荧光所引起的干扰，大大提高细胞内和动物体内目标物检测的准确度和灵敏度。取得的研究成果将对上转换纳米颗粒用于靶向生物检测领域提供理论基础，并建立诊断早期三阴性乳腺癌的普适性方法。. 目前本课题仍在继续进行中，我们成功的合成并且调试了一系列的上转换纳米颗粒的荧光，验证了颗粒的多色荧光可以对应检测两种miRNA标志物，并且已经验证了细胞膜可以成功地包覆在上转换纳米颗粒表面，实现老鼠体内的靶向成像。