發(fā)布日期：2018-12-19
12月12日，Nano Letters 雜志在線發(fā)表了類外泌體納米酶小體催化腫瘤光聲成像的最新研究成果。研究人員首次利用納米酶的酶學(xué)催化特性，實現(xiàn)了鼻咽癌移植瘤的光聲成像。
光聲成像結(jié)合了純光學(xué)成像的高對比度和純超聲成像的高穿透深度優(yōu)點，能夠提供高對比度和高分辨率的組織成像，是目前非常有應(yīng)用前景的一種成像模式。光聲成像造影劑是決定光聲成像性能的關(guān)鍵，它通過改變病灶組織的光學(xué)和聲學(xué)特性，提高成像對比度和分辨率，成為當(dāng)前生物影像學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。目前，光聲成像應(yīng)用的難點在于設(shè)計在腫瘤部位發(fā)生的響應(yīng)型光聲成像反應(yīng)體系。
利用腫瘤微環(huán)境的特征是設(shè)計腫瘤響應(yīng)型反應(yīng)體系的關(guān)鍵。腫瘤代謝具有與正常組織不同的特征，例如，腫瘤區(qū)域呈弱酸性，腫瘤細胞會積累大量的H2O2。研究人員針對腫瘤微環(huán)境的特點，設(shè)計合成了具有高催化活性的石墨烯量子點納米酶，將底物連氮二銨鹽（ABTS）自組裝到納米酶上。為了使納米酶-底物復(fù)合體獲得鼻咽癌靶向性，延長納米酶在體內(nèi)的血液循環(huán)時間，設(shè)計了葉酸修飾的紅細胞膜，將納米酶-底物復(fù)合體包裹于膜內(nèi)，創(chuàng)制出類外泌體納米酶小體。進入血液循環(huán)的類外泌體納米酶小體在外膜的導(dǎo)向下，最終定位并進入腫瘤部位，并釋放納米酶及其底物。腫瘤部位弱酸性環(huán)境和高濃度的H2O2觸發(fā)納米酶活性，高效催化其底物ABTS轉(zhuǎn)化成氧化型ABTS。后者具有很強的近紅外光吸收能力，吸收光能后釋放熱能導(dǎo)致腫瘤組織局部溫度升高，從而導(dǎo)致熱膨脹而發(fā)出壓力波，產(chǎn)生光聲信號。通過探測光聲信號能重建出組織中的光吸收分布圖像，實現(xiàn)腫瘤的光聲成像診斷。該研究為腫瘤部位響應(yīng)型光聲成像設(shè)計提供了一個實例，為鼻咽癌的診斷提供了一種新思路和新技術(shù)。
該研究由中國科學(xué)院生物物理研究所閻錫蘊課題組與深圳市第二人民醫(yī)院聶國輝課題組合作完成。其中，生物物理所副研究員范克龍、研究員閻錫蘊，深圳市第二人民醫(yī)院教授聶國輝為該論文的共同通訊作者，生物物理所與深圳市第二人民醫(yī)院聯(lián)合培養(yǎng)的博士后丁輝為論文第一作者。該研究獲得深圳市三名工程項目、中科院先導(dǎo)專項、國家科技重大專項、國家自然科學(xué)基金、青年人才托舉工程等的資助。
類外泌體納米酶小體催化腫瘤光聲成像示意圖
來源：中國科學(xué)院生物物理研究所
