陈洪敏教授课题组在磁共振影像探针研究和应用方面取得新进展
发布时间:2022年04月21日 来源:公共卫生学院/分子疫苗学和分子诊断学国家重点实验室

近日,公共卫生学院分子影像暨转化医学研究中心、分子疫苗学和分子诊断学国家重点实验室陈洪敏教授课题组在磁共振影像探针研究和肿瘤早期诊断应用方面取得新进展,相关成果以“Carbonized paramagnetic complexes of Mn (II) as contrast agents for precise magnetic resonance imaging of sub-millimeter-sized orthotopic tumors”为题发表于《自然?通讯》(Nature Communications, 2022, 13, 1938)。

恶性肿瘤的早期诊断在临床中非常重要。磁共振成像(MRI)已广泛应用于恶性肿瘤,如脑瘤、肝癌的诊断。钆造影剂是临床上最广泛使用的磁共振增强造影剂,但因其较低的弛豫率、无靶向性,并且极易体内沉积、诱发导致肾病患者出现肾源性系统性纤维化等缺点,已被FDA加入黑框警告(black box)。

脑胶质母细胞瘤(GBM)是最致命的原发性脑恶性肿瘤,其诊断后的中位生存期仅为 14 个月。主要原因是血脑屏障(BBB)的存在阻止了超过98%的小分子和所有大分子化疗药物进入大脑,同时也阻碍磁共振造影剂进入大脑实现脑瘤影像诊断的效果。

针对临床磁共振造影剂减毒增效的临床需求,本研究以食品添加剂锰葡萄糖酸盐和氨基酸为前体,开发出了锰碳化顺磁性配合物(Mn@CCs)。性能表征结果发现,与临床最广泛使用的马根维显(Gd-DTPA)相比,Mn2+密封在碳化壳中实现了超高的Mn2+稳定性和r1弛豫率(22.1?mM?1s?1, 9.4?T),且同时具备优良的光学性能。本研究首先以正常健康小鼠为研究对象,分别注射同量的Mn@CCs和临床造影剂Gd-DTPA,脑部磁共振成像结果显示,Mn@CCs 能够有效穿过完整的血脑屏障,实现了脑实质磁共振信号增强,而Gd-DTPA脑实质信号几乎无变化。多光子成像结果和脑组织切片结果进一步证实Mn@CCs能够有效穿过完整的血脑屏障。其次,利用成功构建的原位脑瘤和原位肝癌模型鼠作为研究对象:成像结果显示,与Gd-DTPA相比,三维(3D)磁共振重建成像和光片荧光显微镜(LSFM)成像清晰的呈现出Mn@CCs高效靶向不同阶段的胶质瘤组织;同时,Mn@CCs具有高穿透性,能够实现肿瘤内均匀分布,精确诊断脑肿瘤边缘和微小单结节脑肿瘤(约1毫米)。进一步,在原位肝癌小鼠模型中,能够有效地检测并区分多结节肝肿瘤(每个结节<1毫米)。更重要的是,Mn@CCs在尾静脉注射后 4小时通过肾脏清除有效地从机体排出,减少机体的沉积。

总之,利用荷瘤小鼠作为研究对象,Mn@CCs对原位脑瘤和肝肿瘤成像性能优于目前临床最广泛使用的MRI 造影剂,可提供更可靠的早期诊断。目前,研究团队围绕该探针继续深入系统研究,以期推动该探针的临床转化。

本研究工作在陈洪敏教授指导下完成,由研究生秦瑞雪、李实和邱雨微完成主要研究工作,为文章的共同第一作者。该研究工作得到了国家高层次青年人才计划、国家自然科学基金、国家重点研发计划、福建省自然科学基金杰青项目、厦门市科技项目、澳门赌场真钱南强青年拔尖人才支持计划、澳门赌场真钱校长基金等项目的资助和支持。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-022-29586-w

(公共卫生学院/分子疫苗学和分子诊断学国家重点实验室)


【责任编辑:林余颖】
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