客座教授利用新型显影剂获得肿瘤研究新成果

生物通报道：来自美国达拉斯德州大学西南医学中心的研究人员利用纳米级显影剂做肿瘤内血管生长非侵袭性的核磁共振摄影，在临床前的动物模式可以非侵入式的观察并定量肿瘤内的血管生长。这一研究成果公布在《Experimental Biology and Medicine》杂志上。

文章的通讯作者是西南医学中心的华裔科学家高金明教授，其多年来在针对肿瘤探测及治疗的生物医用高分子材料与器件的研究方面成果卓著。近几年来，他特别就肿瘤靶向药物载体以及肿瘤早期诊断用MRI纳米探针等重要方向上逐步展开了一系列具有开创性的研究工作，并取得了非常突出的成绩。

新血管的生成又称血管新生对肿瘤持续生长及转移是很重要的，最近临床上的治疗显示抑制这些血管的生长在某些癌症可以延长病人的存活。以非手术方式准确地定量肿瘤内血管的生长可以配合现有的治疗方法，让医生迅速地评估其治疗策略，必要时可以调整治疗方式。

在这篇文章中，研究人员整合纳米技术、材料科学、及临床核磁共振摄影，发展出一个纳米大小的探针，在临床前的动物模式可以非侵入式的观察并定量肿瘤内的血管生长。

肿瘤的血管新生影像对肿瘤的早期诊断、分类层、及用抗血管新生药物的治疗评估是很重要的，现有的测血管新生影像的方式是利用小分子的显影剂在核磁共振摄影上量测其动态的增强，这方法可以在已成型的肿瘤上量测显影剂通透性的增加，但它无法检测血管生成的早期阶段，利用具二种功能的纳米探针可以观察到肿瘤特异的血管新生，它在血管生成的早期会高度表现在肿瘤内的血管。

研究任意利用纳米技术及已知具超顺磁性氧化铁胶粒纳米(直径50-70纳米) ，比传统的小分子试剂增加更高的核磁共振摄影敏感度，这纳米探针的表面接有功能性的整合蛋白环形肽可以特异的结合上肿瘤内过度表达的内皮细胞，纳米探针也有萤光可以确定是否标定到肿瘤的内皮细胞。有标帜的纳米探针比没有标帜的更容易进入肿瘤细胞。和德州大学西南医学中心的先进影像研究中心的Masaya Takahashi博士及同僚合作，研究团队利用3D高解析度方法可以观察到纳米胶粒聚集在肿瘤内。

传统的血管新生影像分析是靠对2D影像内的热点评估其密度，而3D高解析度的分析方法可以让2D切片内的个别的热点构成3D的空间构造，大幅度提升血管鉴定及定量的准确性。

在临床前的动物肿瘤模式，以标帜的显影探针得到的核磁共振影像可以观察到3D肿瘤内血管网络的构造，这增强的讯号可以更准确地定量肿瘤内的血管新生，使用标帜的纳米探针比未标帜的可以对新生血管得到更好的显影特异性，这种标帜的纳米探针可以提供设计一些有用的显影探针供临床肿瘤血管新生的诊断。

（生物通：万纹）

原文摘要：

In vivo angiogenesis imaging of solid tumors by vβ3-targeted, dual-modality micellar nanoprobes

The objective of this study was to develop and evaluate an vβ3-specific nanoprobe consisting of fluorescent superparamagnetic polymeric micelles (FSPPM) for in vivo imaging of tumor angiogenesis. Spherical micelles were produced using poly(ethylene glycol)-b-poly(D,L-lactide) co-polymers conjugated with tetramethylrhodamine, a fluorescent dye, and loaded with superparamagnetic iron oxide nanoparticles. The resulting micelle diameter was 50–70 nm by dynamic light scattering and transmission electron microscopy measurements. Micelles were encoded with an vβ3-specific peptide, cyclic RGDfK, and optimized for maximum fluorescence and targeting in vβ3-overexpressing cells in vitro. In mice, cRGD-FSPPM-treated animals showed vβ3-specific FSPPM accumulation in human lung cancer subcutaneous tumor xenografts. Together with the histological validation, the three-dimensional gradient echo magnetic resonance imaging (MRI) data provide high spatial resolution mapping and quantification of angiogenic vasculature in an animal tumor model using targeted, ultrasensitive MRI nanoprobes.

作者简介：

高金明博士

1991年本科毕业于北京大学，先后师从哈佛大学G. M. Whitesides（博士研究生期间）及麻省理工学院R. S. Langer（博士后期间）等著名教授，现为德克萨斯大学西南医学中心，综合癌症中心终生副教授，兼任德克萨斯大学西南医学中心药理学系副教授、德克萨斯大学化学系副教授以及凯斯西储大学生物医学工程系副教授。

多年来从事聚合物纳米医学技术研究，在靶向肿瘤药物传输以及肿瘤早期诊断等多个重要领域做出了开创性的研究工作；已获得美国国家卫生研究院等机构的研究经费超过700万美元，在包括Science、PNAS、Acc Chem Re、JACS、Angewandt Chem、Adv Mater、Nano Letters等学术刊物上发表论文50多篇，在各类学术会议上作邀请报告30多次。