基于多靶向及多模态策略的高危动脉粥样硬化斑块检测研究

Atherosclerosis is one of the leading contributors for a majority of fatal cardiovascular diseases. While, current imaging probes for plaque detection are often limited by singleness of function and deficiency of target. As a consequence, there is an urgent need to develop multitarget and multimodal agents for improving targeting and function. Previous studies have shown that multiply of inflammatory macrophages, angiogenesis and IV collagen exposure are directly related to the formation process of atherosclerosis. Herein, this study is aimed to design and develop novel radiolabeled probes, which could target folate receptor, integrin αvβ3 and IV collagen of atherosclerosis. This flexible strategy allows more targeting moieties for various receptors to be incorporated simultaneously to improve target ability of probes. Further, we develop a multimodal imaging platform using hyperbranched polyethylenimine and water-soluble chitosan as molecular skeletons, which give advantages to potential advances for accurate assessment of microstructure and stability of plaques. Based on the development of radiolabeled probes, we propose a visible research platform for multi-targets and multi-mode detection of atherosclerosis. The results of this research project will provide early diagnosis and therapy monitoring of atherosclerosis and reduce the risk of cardiovascular events.

动脉粥样硬化斑块是导致多种心血管疾病的重要因素之一。现阶段，大多数针对动脉粥样硬化斑块的分子探针存在靶向性差和功能单一等缺点，限制了分子影像在心血管疾病诊断中的应用。为解决以上问题，本课题将提升探针靶向性及功能性作为研究目标。针对斑块巨噬细胞大量浸润，新生血管增加及IV型胶原暴露等病理特征，设计了同时靶向叶酸受体、整合素αvβ3受体及IV型胶原三个关键靶点的放射性核素标记新探针，以增加探针的靶向性，从而获得更好的成像质量。在多靶向融合概念的基础上，分别以树枝状聚乙烯亚胺及水溶性线型壳聚糖为骨架，引入多模态成像策略，实现对斑块微结构及稳定性的精准评估。本课题有望构建针对动脉粥样硬化斑块的多靶标及多模态可视化成像平台，从而实现动脉粥样硬化疾病的早期诊疗和预后评估，最终达到降低心血管疾病死亡率的目的。

不稳定动脉粥样硬化斑块与多种心血管病相关。在不稳定斑块发展过程中，活化的巨噬细胞高表达叶酸受体。因此，发展放射性核素标记的叶酸受体靶向探针用于成像活化巨噬细胞，进而监测动脉粥样硬化的发展进程具有重要的意义。本研究的目的是发展放射性标记的叶酸靶向纳米探针及小分子探针，并评价其在动脉粥样硬化斑块疾病模型中的成像表现。.首先，本课题以二维钯金纳米片为载体，通过化学表面修饰PEG及叶酸靶向分子，成功制备了放射性碘核素标记的钯金纳米探针(125/131I-Pd@Au-PEG-FA)并用于动脉粥样硬化斑块成像。基于该二维材料的性质，该研究构建了针对动脉粥样硬化斑块的多模式成像平台，发展了光声/SPECT/CT多模态成像探针，在小鼠疾病模型中成功实现了动脉粥样硬化斑块的分期诊断评估，并能够与组织学信息相匹配。多模式成像平台的构建，也为易损斑块形态和生物学特征的同时表征提供强有力支持。.其次，本课题开发了一类用于动脉粥样硬化疾病诊断的小分子探针。将放射性碘标记的4-(P-碘苯基)丁酸结构通过linker与叶酸靶向分子相连，即可得到分子探针结构简单、官能团功能明确的叶酸靶向探针，可特异性识别病灶部位高表达的叶酸受体。该类探针具有较好的蛋白亲和性及较长的体内循环半衰期，能够与动脉粥样硬化斑块中的活化巨噬细胞有效结合，从而获得好的成像效果。.本课题所得探针具有良好的药代动力学性质，能够有效提高探针与受体的结合效率，具有较高的靶/非靶比值，从而显著提升成像质量，有望推动核医学及分子影像在心血管疾病机制研究、病因确定和精确诊疗中的应用。