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Advanced Science:科学家创建新型配位响应型磁共振成像策略,实现肿瘤微环境标志物的探测

来源:生物谷 2018-08-06 11:41

肿瘤微环境与肿瘤的发生、发展、侵袭、转移等密切相关。因此,肿瘤微环境的研究目前成为肿瘤研究的一个重要研究方向,近年来吸引了来自不同学科背景的大量优秀研究人员关注。

肿瘤微环境调控以及标志物探测有助于提高肿瘤治疗效率以及诊断精度,特别是采用非侵入成像手段实现活体层面上肿瘤标志物的探测有望为良恶性判断、肿瘤的分级提供重要的理论依据。但由于缺少有效的成像策略,这一方面的研究目前仍是一个难点。

近日,张坤副研究员(同济大学附属第十人民医院,广西医科大学~国家生物靶向诊治国际联合研究中心)、徐辉雄教授(同济大学附属第十人民医院)与赵永祥教授(广西医科大学~国家生物靶向诊治国际联合研究中心)合作,创建了一种配位响应纵向弛豫调节策略,使得利用非侵入的MRI作为一种通用的传感方法探测肿瘤微环境特异性标志物称为可能。这一研究发表在7月10日的《Advanced Science》杂志上(影响因子IF=12.44)。

其相关原理如下图所示:



该协同创新团队利用基于Mn2+"供体"和Mn2+"受体"之间发生的依赖于协调的纵向弛豫调整(CLRT)原理,设计了MON-FA-Mn和HMSN-NH2-Mn两个量身定制的模型系统,成功地用于恶性肿瘤生物靶标的特异性检测。

研究人员通过选取不同的肿瘤微环境标志物(如透明质酸、谷胱甘肽)设计不同的纵向弛豫探针,证实这一配位响应纵向弛豫策略可作为一种通用的方法指导新型纵向弛豫探针的设计。

本研究为肿瘤微环境标志物的探测提供了一种新的技术方法,且作为一种通用的技术方法,为非侵入MRI探测肿瘤微环境标志物提供新的解决方案,对未来肿瘤精确诊断、分级提供新的可能性。

该课题获国家教育部"长江学者和创新团队发展计划(原名:长江学者奖励计划)"、国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金重点项目和国家自然科学基金面上项目资助。

原始出处:Kun Zhang, et al. Coordination-Responsive Longitudinal Relaxation Tuning as a Versatile MRI Sensing Protocol for Malignancy Targets. Advanced Science 2018, 1800021, DOI: 10.1002/advs.201800021.

生物谷推荐原文摘要

Biomarkers (e.g., acidity, H2O2, hypoxia, and specific molecules) as one primary component of tumor microenvironments are closely associated with occurrence, invasion, and metastasis of malignancy, thus can act as biological targets. However, their monitoring remains a challenging task. Herein, a coordination-dependent longitudinal relaxation tuning (CLRT) that occurs between a Mn2+ "donor" and a Mn2+ "acceptor" is established to enable biological target sensing. Relying on the differences of coordination ability and spatial structure between donors and acceptors, the biological targets as Mn2+ acceptor can take Mn2+ away from the donors (i.e., modified ligands) in nanoscale probes, which consequently varies T1-weighted (T1W) magnetic resonance imaging (MRI) signal. The coordination ability and spatial structure of the modified Mn2+ "donor" and the pore diameter of donor carrier are demonstrated to determine the feasibility, specificity, and generality of CLRT. With CLRT, this MRI-based ruler is demonstrated for the successful specific detection of biological targets (i.e., hyaluronic acid and glutathione) of malignancy, and its potential in quantitative measurement of hyaluronic acid is further demonstrated. CLRT can serve as a novel and general sensing principle to augment the exploration of a wide range of biological systems.

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