科學家提升腫瘤活體實時成像技術

日期：2011-04-19 08:15:49

在國家自然科學基金等的資助下，湖南大學化學生物傳感與計量學國家重點實驗室王柯敏課題組在核酸適配體的腫瘤活體熒光分子成像研究中，首次提出了基于細胞膜蛋白觸發(fā)構型變化的“激活式核酸適配體探針”概念，設計合成了一種針對腫瘤細胞特異性表達蛋白的探針，顯著提高了腫瘤細胞成像反差，縮短了檢測時間，并成功用于裸鼠腫瘤活體實時熒光成像。相關研究結果發(fā)表在《美國科學院院刊》（PNAS）上。《自然》出版集團著名期刊SciBX用《核酸適配體成像》為題對該工作以封面故事形式進行了報道和評述。

核酸適配體（又稱Aptamer）是利用核苷酸之間嚴格的識別能力和親和力而設計的人工合成寡核苷酸，并通過指數富集配體的系統進化（SELEX）技術篩選而獲得。它不僅具有類似抗體對靶標高特異性和高親和力的特點，更在許多方面優(yōu)于抗體，如：靶標種類豐富（包括離子、有機染料、蛋白、完整的腫瘤細胞等）、合成方法簡便且重復性好、修飾靈活以及便于長期貯存和常溫運輸等。特別是作為一種分子量小、陰離子性且無免疫原性的分子探針，核酸適配體在活體內具有組織滲透和吞噬速率快，血液和非靶組織滯留時間短和靶組織聚集效率高等優(yōu)勢，是一種潛在理想的活體成像探針。

傳統的核酸適配體活體成像探針主要是采用“always on”模式，由于信號始終存在，在活體內往往表現出背景信號高、檢測時間長、成像對比度不高和靈敏度有限等缺點。如果能夠設計只有在特定靶腫瘤目標刺激下才能產生可檢測信號的激活式核酸適配體成像探針，則有可能顯著降低活體成像背景，縮短檢測時間，提高腫瘤成像對比度和檢測靈敏度，為活體腫瘤的診斷分析提供一種更為理想的成像模式。

針對活體腫瘤的高靈敏度、高特異性檢測需要，該課題組提出了“激活式核酸適配體探針”的概念，以人類急性白血病細胞（CCRF-CEM細胞）的核酸適配體為模型，構建了針對急性白血病細胞膜表面腫瘤標志性蛋白的激活式核酸適配體探針，不僅成功實現了緩沖液和血清體系中急性白血病細胞的快速、靈敏、特異檢測以及活體內急性白血病細胞腫瘤的高對比度和特異性診斷成像，而且與傳統“always on”單熒光標記核酸適配體探針相比，成像反差顯著提高，檢測時間也由原來的數小時縮短至十幾分鐘。

該研究不僅為核酸適配體在腫瘤活細胞檢測和活體成像研究中的應用提供了全新的手段和思路，而且為腫瘤活體熒光分子成像領域開發(fā)了一類具有普遍適用潛力的激活式分子探針，具有重要的科學價值及臨床應用前景。