新型钆纳米颗粒显著增强肿瘤核磁共振诊断

3月25日,国际学术期刊Nano Letters
在线发表了中国科学技术大学化学与材料科学学院教授梁高林课题组的研究成果,文章标题为γ-Glutamyltranspeptidase
Triggered Intracellular Gadolinium Nanoparticle Formation Enhances the
T2-Weighted MR Contrast of
Tumor
402com永利1站,。该文报道了一种由γ-谷氨酰转肽酶诱导的细胞内原位组装钆纳米颗粒的策略,并实现了高强磁场下肿瘤的横向磁共振成像增强(Nano
Lett.
2019,DOI:10.1021/acs.nanolett.8b05154)。

记者26日从中国科学技术大学获悉,该校化学与材料科学学院梁高林教授课题组,研究出一种由γ-谷氨酰转肽酶诱导的细胞内原位组装钆纳米颗粒的策略,并实现了高强磁场下肿瘤的横向磁共振成像增强。该成果2019年3月25日在线发表于国际著名学术期刊《纳米通讯》上。

γ-谷氨酰转肽酶普遍存在于哺乳动物细胞和细菌的膜上,参与内源性谷胱甘肽的代谢和细胞内半胱氨酸水平的平衡,在维持细胞的氧化还原平衡中发挥重要作用。此外,GGT可能通过调节细胞内的氧化还原代谢以促进肿瘤的发展、入侵和耐药。报道表明,许多恶性肿瘤如肝癌、宫颈癌、卵巢癌和乳腺癌中都有过度表达的GGT。作为一种重要的生物标志物,GGT的特异性检测可以用于癌症的早期诊断。磁共振成像具有非侵入性、高穿透深度以及优良的空间分辨率,在深层肿瘤的诊断中有着独特的优势。但是,MRI的灵敏度很低,通常需要造影剂来增强正常组织与病理组织的成像对比度。钆造影剂在临床上用于软组织的纵向磁共振成像。有趣的是,梁高林课题组发现钆纳米结构在高强磁场下可以用作一种新型T2磁共振造影剂。因此,他们在该工作中设计了一种可以在细胞内自组装形成纳米颗粒的钆小分子探针。该小分子探针在进入细胞的过程中被细胞膜上的GGT特异性剪切,然后在细胞内被谷胱甘肽还原,通过CBT-Cys点击缩合反应在细胞内自组装形成钆纳米颗粒。他们与中科院合肥物质科学研究院强磁场科学中心研究员钟凯课题组合作,在9.4
T下小鼠肿瘤活体磁共振成像结果表明,相比于对照组,这种原位GGT特异性诱导的钆纳米颗粒显著增强了小鼠肿瘤的T2加权磁共振成像信号。这种新型的T2磁共振造影剂有望未来应用于临床上γ-谷氨酰转肽酶相关疾病的诊断。

γ-谷氨酰转肽酶普遍存在于哺乳动物细胞和细菌的膜上,参与内源性谷胱甘肽的代谢和细胞内半胱氨酸水平的平衡,在维持细胞的氧化还原平衡中发挥重要作用。此外,GGT可能通过调节细胞内的氧化还原代谢以促进肿瘤的发展、入侵和耐药。研究表明,许多恶性肿瘤如肝癌、宫颈癌、卵巢癌和乳腺癌中都有过度表达的GGT。作为一种重要的生物标志物,GGT的特异性检测可以用于癌症的早期诊断。磁共振成像具有非侵入性、高穿透深度以及优良的空间分辨率,在深层肿瘤的诊断中有着独特的优势。但是,MRI的灵敏度很低,通常需要造影剂来增强正常组织与病理组织的成像对比度。

该论文的共同第一作者为中国科大化学与材料科学学院博士生海子娟(目前为安徽大学物质科学与信息技术研究院副教授)和硕士生倪艳菡。共同通讯作者为钟凯和梁高林。

有趣的是,梁高林课题组发现钆纳米结构在高强磁场下可以用作一种新型T2磁共振造影剂。他们在本工作中设计了一种可以在细胞内自组装形成纳米颗粒的钆小分子探针。该小分子探针在进入细胞的过程中被细胞膜上的GGT特异性剪切,然后在细胞内被谷胱甘肽还原,通过CBT-Cys点击缩合反应在细胞内自组装形成钆纳米颗粒。小鼠肿瘤活体磁共振成像结果表明,这种原位GGT特异性诱导的钆纳米颗粒显著增强了小鼠肿瘤的T2加权磁共振成像信号。

该研究得到国家重点研发计划、国家杰出青年科学基金、基金委创新研究群体项目和面上项目的资助。

这种新型的T2磁共振造影剂有望应用于临床上相关疾病包括癌症的诊断。

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