细胞内合成杂化Ga-68纳米粒子增强肿瘤的MicroPET成像

正电子断层显像（Positron-emission tomography, PET）具有很高的检测灵敏度，可用于肿瘤的早期诊断。近日，江苏省原子医学研究所刘娅灵研究员团队和东南大学梁高林教授团队报道了一种前驱体CBT-NODA、冷化合物CBT-NODA-Ga及其对应的⁶⁸Ga标记的放射示踪剂CBT-NODA-⁶⁸Ga，用于增强肿瘤的microPET成像效果（图1）。

⁶⁸Ga是PET成像中一种常用的放射性同位素，可通过⁶⁸Ge/⁶⁸Ga发生器获得，简单、经济，无需回旋加速器。同时，⁶⁸Ga的放射性半衰期与很多小分子标记物的药代动力学匹配，且有大量非环状或环状的螯合剂被报导用于⁶⁸Ga的标记。

在前期研究基础上，该团队设计并合成了一种前驱体CBT-NODA，冷化合物CBT-NODA-Ga及其对应的放射示踪剂CBT-NODA-⁶⁸Ga。这三种化合物均可在谷胱甘肽还原和弗林酶水解作用下诱发2-氰基苯并噻唑-半胱氨酸（CBT-Cys）点击反应生成两亲性的低聚物并自组装成纳米粒子。

图1. 图解说明CBT-NODA-⁶⁸Ga和CBT-NODA-Ga在肿瘤细胞内弗林酶控制下合成杂化Ga-68纳米粒子以增强肿瘤的microPET成像效果。图片来源：Anal. Chem.

动物实验表明，将放射示踪剂CBT-NODA-⁶⁸Ga和前驱体CBT-NODA（或冷化合物CBT-NODA-Ga）共注射，可以延长放射示踪剂在血液中的保留时间，提高放射示踪剂在肿瘤区域的放射活性，增强小鼠肿瘤的microPET成像效果（图2）。同时，研究表明，相较于前驱体CBT-NODA、冷化合物CBT-NODA-Ga与放射示踪剂的共注射更有利于肿瘤细胞内杂化Ga-68纳米粒子的形成。通常情况下，与冷化合物共注射会阻碍肿瘤细胞对放射示踪剂的摄取，使得成像效果变差。然而，在这种自组装的体系中，放射示踪剂与冷化合物的共注射更有利于肿瘤细胞内杂化Ga-68纳米粒子的形成，从而增强肿瘤的microPET成像。通过共注射策略与CBT-Cys点击反应的结合，人们有望发展出更多的放射示踪剂用于临床上肿瘤的microPET成像。

图2. （A）CBT-NODA-⁶⁸Ga在1小时或2小时处死的小鼠各离体组织器官或肿瘤中放射活性的定量。小鼠的microPET成像图（B）及其定量统计（C）。图片来源：Anal. Chem.

这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上，陈佩瑶博士和王洪勇副研究员为共同第一作者。

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Intracellular Synthesis of Hybrid Gallium-68 Nanoparticle Enhances MicroPET Tumor Imaging

Peiyao Chen, Hongyong Wang, Hao Wu, Pei Zou, Chenchen Wang, Xiaoyang Liu, Yue Pan, Yaling Liu*, and Gaolin Liang*

Anal. Chem., 2021, 93, 6329–6334, DOI: 10.1021/acs.analchem.1c00747

刘娅灵研究员简介

刘娅灵，江苏省原子医学研究所研究员。刘娅灵研究员主要从事成像示踪剂的研究与开发，曾参加三个X线造影剂和一个磁共振造影剂新药的研究和工业化放大生产工作，并进行了技术转让，在此工作过程中累积了较丰富的诊断用药物的研发经验。自2008年开始进行PET探针配套试剂盒的研发工作，主持开发了目前临床使用最多的¹⁸F-FDG试剂盒，产品销售至多家医院PET中心。后续又先后开发了多种¹⁸F、¹¹C标记配套试剂盒，满足各临床单位的科研需求。目前致力于新型PET探针的研究和开发工作。获江苏省第四期、第五期“333高层次人才培养工程”第三层次培养对象。

梁高林教授简介

梁高林，东南大学教授，博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者，生物电子学国家重点实验室副主任。目前任Bioconjugate Chemistry顾问编委、Analysis & Sensing顾问编委以及《分析化学》杂志编委。

梁高林教授主要从事生物成像分析和肿瘤治疗相关研究。研究方向为原位响应性自组装和解组装策略及其在重大疾病的早期诊断和治疗中的应用。成功将小分子原位自组装用于成像分析以及肿瘤治疗，实现重要生物标志物的高灵敏成像和肿瘤的高效治疗，在国际上引起了广泛关注。在Nat. Chem.、Nat. Commun.、Sci. Adv.、Adv. Mater.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.等刊物发表SCI论文140余篇，引用6600余次，H因子41。2020年获国务院政府特殊津贴；入选2019年国家百千万人才工程，被授予“有突出贡献中青年专家”；获2019年安徽省自然科学二等奖（排名第一）、2017年国家杰出青年科学基金资助、2012年安徽省第二批“百人计划”“安徽特聘专家”、2011年安徽省杰出青年科学基金资助以及2010年教育部“新世纪优秀人才支持计划”。获国家二类新药证书1项、中国发明专利7项、世界发明专利1项，美国发明专利1项，撰写专著2部。

https://www.x-mol.com/university/faculty/66932