論文發(fā)表 | 一種用于PETMRIPAI影像引導放射性同位素

文獻信息:

2021年3月5日，北京大學腫瘤醫(yī)院暨北京市腫瘤防治研究所，核醫(yī)學科，國家藥監(jiān)局放射性藥物研究與評價重點實驗室，惡性腫瘤發(fā)病機制及轉(zhuǎn)化研究教育部重點實驗室，楊志主任團隊的研究成果：“A Highly Specific Multiple Enhancement Theranostic Nanoprobe for PET/MRI/PAI Image-Guided Radioisotope Combined Photothermal Therapy in Prostate Cancer（一種用于PET/MRI/PAI影像引導放射性同位素聯(lián)合光熱治療前列腺癌的高度特異性多重增強治療納米探針）”，夏雷博士為本文的第一作者， 朱華、楊志為本文的通訊作者。在國際著名學術期刊Small（JCR Q1, 影響因子：11.459）發(fā)表。平生公司的小動物PET/CT設備（ 型號：Super Nova）在論文中提供了重要的小鼠腫瘤Micro-PET/CT圖像和定量分析。

全文鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202100378.

文章摘要：

在精確醫(yī)學時代，一種用于聯(lián)合腫瘤靶向多模態(tài)成像和治療的集成分子探針需要一個同時具有高靶向特異性、多功能偶聯(lián)能力和生物相容性的多路平臺。本研究開發(fā)了一種新型生物相容性黑色素納米探針(PMNs-II-813)與高度特異性前列腺特異性膜抗原小分子抑制劑結(jié)合，用于前列腺癌的靶向多模式診斷和治療。黑色素納米顆粒通過強近紅外吸收表現(xiàn)出光聲成像和光熱治療(PTT)功能。成像造影劑89Zr和Mn2+穩(wěn)定地偶聯(lián)到納米顆粒上，用于正電子發(fā)射斷層掃描(PET)和磁共振成像(MRI)。PMNs-II-813融合PET/MRI可以實時監(jiān)測治療效果，持續(xù)時間超過1周，展示了前列腺癌多模式治療的能力。用治療性放射性核素131I標記，同時賦予納米探針在三模態(tài)成像指導下進行放射性同位素治療(RIT)和PTT的能力。PTT和RIT聯(lián)合治療對前列腺癌生長有抑制作用(治療20天后抑制率≈93%)，明顯優(yōu)于單獨治療。總的來說，作者認為PMNs-II-813有臨床轉(zhuǎn)化治療前列腺癌的潛力。

實驗方法：

首先用高度免疫缺陷的NOD-SCID小鼠構(gòu)建LNCaP腫瘤模型(2×107/只)。腫瘤植入成功后，選擇4周齡BALB/c裸鼠(雄性，18-20g)，無菌條件下接種右腋窩LNCaP腫瘤組織。PC-3細胞采用含有10%胎牛血清的PRIM1640完全培養(yǎng)基。選擇4周齡BALB/c裸鼠(雄性，18-20g)，接種PC-3細胞(1×107)。然后在SPF級動物房繼續(xù)喂食。10 d左右，腫瘤直徑達到0.5 × 0.8 cm。

體內(nèi)雙峰治療：LNCaP荷瘤小鼠進行PMNs-II-813體內(nèi)雙峰治療動物實驗。30只LNCaP荷瘤小鼠(雄性，4 ~ 5周，腫瘤直徑5mm)隨機分為6組，分別為對照組、Laser組、131I組、131I-Nano組、Nano+Laser組和131I-Nano+Laser組。1)對照組:每只荷瘤小鼠尾靜脈注射200µL無菌生理鹽水。2)激光組:每只荷瘤小鼠尾靜脈注射200µL無菌生理鹽水溶液，紅外激光(發(fā)射波長:808nm;輸出功率:1.3 Wmm@10cm2;光斑直徑:≈10mm@10cm)于注射后24小時照射腫瘤部位20分鐘。在此期間，用異氟醚輕麻醉荷瘤小鼠，用熱像儀檢測腫瘤部位的溫度變化并拍照。3) 131I組:131I生理鹽水稀釋劑(11.1MBq, 200µL)通過尾靜脈注入荷瘤小鼠體內(nèi)。4) 131I- nano組:經(jīng)尾靜脈注射一定量經(jīng)生理鹽水稀釋的PMNs-II-813 (89Zr:11.1 MBq, 131I: 11.1MBq, 25 × 10−6 m, 200µL/只)，后不作其他處理。5)納米+激光組:小鼠尾靜脈注射一定量的鹽水稀釋(89Zr、Mn) -PMNs 納米探針 (89 Zr: 11.1Mbq ,25×10−6 M, 200µL/鼠), 注射24h后，用紅外激光照射腫瘤部位20min。6) 131I- nano +Laser組:將一定量經(jīng)生理鹽水稀釋的PMNs-II-813 (89Zr:11.1MBq, 131I: 11.1MBq, 25 × 10−6 M, 200µL /只小鼠)通過尾靜脈注射到荷瘤小鼠體內(nèi)。注射24h后，用紅外激光照射荷瘤小鼠腫瘤部位20min。處理后將每組小鼠置于相同的飼養(yǎng)環(huán)境中，食物和飲用水按照動物倫理要求使用，各組劑量保持一致。

結(jié)果:

PMNs-II-813的多模式成像

通過micro-PET、micro-PAI和融合PET/MRI驗證PMNsII-813的腫瘤靶向性多模態(tài)成像功能。PMNs-II-813表現(xiàn)出非常相似的PET、PAI和PET/MRI特性。在LNCaP模型的腫瘤部位可見大量的放射性攝取(圖2c;圖S14，支持信息)。PMNs-II-813的攝取隨時間的延長而增加，與PC-3模型有顯著差異。然后，使用正電子核素124I(而不是131I)標記Mn-PMNs-II用于PET，因為元素碘標記不影響納米探針的靶向功能或生物分布。

在尾靜脈注射PMNs-Ⅱ-813后2、24和48小時，獲得LNCaP的Micro-PET圖像。

結(jié)論：

綜上所述，該客戶開發(fā)了一種基于第二代黑色素納米顆粒(MN-II)的多增強前列腺癌納米探針PMNs-II-813，該探針具有高安全性、高生物相容性和高穩(wěn)定性。PMNs-II-813對高表達PSMA的前列腺癌細胞具有較高的特異性。PMNs-II-813對前列腺癌的體內(nèi)外治療作用具有良好的雙重治療功能，抑瘤率顯著高于單純RIT或PTT。PMNs-II-813也可通過多模態(tài)成像長期監(jiān)測前列腺癌治療。雙增強PET /MRI能準確定位腫瘤，實時顯示腫瘤體積變化，直接顯示腫瘤部位的探針滯留。

使用設備：

Super Nova^® Micro PET/CT（III 代外觀圖）