天津大学仰大勇课题组：生物合成蛋白质分子影像探针用于肿瘤靶向荧光和磁共振双模态成像

近期，天津大学化工学院仰大勇教授（点击查看介绍）课题组在生物材料领域国际权威期刊Biomaterials 上发表生物合成蛋白质分子影像探针用于精准肿瘤成像的最新成果。该研究利用生物合成的策略，开发了一种肿瘤特异性双模态分子影像探针，该探针生物相容性好，在小鼠脑胶质瘤模型中，显示出优异的肿瘤靶向和荧光/磁共振成像效果，为分子影像探针的设计和开发提供了生物合成新思路。相关成果已申请中国发明专利。天津大学化工学院讲师赵怀鑫博士和硕士研究生赵慧婷为共同第一作者。合作者包括天津医科大学王银松教授和澳大利亚新南威尔士大学谷子高级讲师。该研究得到国家自然科学基金和中国博士后科学基金的资助支持。

图1. 生物合成蛋白质分子影像探针用于肿瘤靶向的荧光和磁共振双模态成像

分子影像可在亚细胞、细胞和组织水平反映活体状态下分子水平变化，在疾病诊断和治疗中发挥重要作用。分子影像涉及化学、医学、生物、计算机科学、放射科学、材料科学等多个学科，其发展亟需高效的分子影像探针。基于生物合成策略，他们设计合成了一种基于蛋白的肿瘤靶向双模态分子影像探针，并用于脑胶质瘤的精准成像研究。该研究通过DNA的精准设计组装和在工程细菌中的精确表达，获得了融合肿瘤靶向肽（RGD）、近红外发光的红色荧光蛋白（RFP）以及镧系离子结合肽（LBT）的分子影像探针。该探针在酸性到碱性的广泛pH范围内具有长期稳定的红外荧光发射，保证高效的荧光成像效果。磁共振成像弛豫率比商业化的钆喷酸葡胺高5.2倍，并呈现高空间分辨率肿瘤成像效果。肿瘤靶向的荧光和磁共振双模态成像可以提供互补的成像信息，有利于对肿瘤的准确诊断。该研究证明生物合成制备多模态分子影像探针的可行性和优越性。由于DNA序列的高度可调性，可根据不同疾病定制特异性的分子影像探针，实现其他类型疾病的精确成像诊断。

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Biosynthetic molecular imaging probe for tumor-targeted dual-modal fluorescence/magnetic resonance imaging

Huaixin Zhao, Huiting Zhao, Yi Jiao, Yi Zhu, Chunxia Liu, Feng Li, Yinsong Wang, Zi Gu, Dayong Yang

Biomaterials, 2020, DOI: 10.1016/j.biomaterials.2020.120220

课题组简介

仰大勇 博士，天津大学化工学院教授。任天津大学校学术委员会委员、中国生物医学工程学会纳米医学与工程分会委员。入选国家级海外人才计划，获国家自然科学基金委优青资助。课题组聚焦DNA生物功能高分子，通过分子结构的精准控制和材料性能的精确调控，实现DNA精准化学和生物功能的完美融合。主要研究方向包括，通过化学、化工、生物、材料等多学科交叉对生物分子进行个性化设计，合成制造新型智能DNA生物功能材料，利用材料化学的手段认识复杂生命系统、理解生命体系的运行机制，并探索在重大疾病诊断治疗、合成生物学、食品安全和环境保护等方面的应用。

仰大勇

https://www.x-mol.com/university/faculty/48490

课题组主页

http://yanglab-dna.com/