中國科大研制成功智能靶向磁共振探針

　　近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授梁高林課題組研制出一種智能靶向Legumain（Lgmn）蛋白酶的19F磁共振探針，并在構(gòu)建有腫瘤模型的斑馬魚上驗(yàn)證了其優(yōu)異的靶向成像效果。相關(guān)研究成果發(fā)表在4月14日的ACS Nano上，論文第一作者為課題組的博士生袁月。
　　Lgmn是一種屬于半胱氨酸蛋白酶C13家族的天冬酰胺內(nèi)肽酶。它和炎癥性疾病如動(dòng)脈粥樣硬化、中風(fēng)和癌癥等密切相關(guān)。并且Lgmn過表達(dá)在大多數(shù)腫瘤中，包括乳腺腫瘤、結(jié)腸腫瘤、前列腺腫瘤以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤中。盡管Lgmn與很多惡性腫瘤關(guān)聯(lián)緊密，但基質(zhì)衍生Lgmn的確切作用仍然得不到完整的定義。這就需要更加靈敏的和生物兼容的方法來檢測體外和體內(nèi)的Lgmn活性。19F在體內(nèi)極低的背景信號(hào)使得19F MRI具有很高的靈敏度和特異性，而核磁成像技術(shù)的強(qiáng)穿透性及無損等優(yōu)點(diǎn)也使得19F MRI的研究得到越來越多的關(guān)注。但是19F MRI通常需要高劑量的探針來提供足夠的信號(hào)，這就帶來了劑量毒性的風(fēng)險(xiǎn)，并且需要耗費(fèi)大量的化合物。因此發(fā)展出“智能”策略來降低探針劑量實(shí)現(xiàn)Lgmn靶向是十分必要的。
　　研究人員報(bào)道了兩種可以特異性檢測Lgmn活性的19F NMR/MRI探針Cys(StBu)-Ala-Ala-Asn-Lys(FMBA)-CBT（1）及Ac-Ala-Ala-Asn-Cys(StBu)-Lys(FMBA)-CBT（2）。其中Ala-Ala-Asn是Lgmn的酶切底物，如下圖所示，當(dāng)探針1進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，胞內(nèi)GSH會(huì)還原Cys上的雙硫鍵，Cys和CBT之間則縮合并自組裝成納米粒子，繼而導(dǎo)致19F NMR信號(hào)峰展寬，信號(hào)強(qiáng)度減小。在Lgmn蛋白酶的作用下，組成納米粒子的二聚體被剪切斷開，納米粒子解組裝呈游離單體，19F NMR信號(hào)峰得以重新恢復(fù)。因此這種on-off-on的過程可以用于相繼檢測GSH的濃度和Lgmn的活性。而對(duì)照探針2進(jìn)入細(xì)胞后，19F NMR的信號(hào)是個(gè)on-on-off過程。利用這個(gè)“智能”策略和探針1，在中國科大教授胡兵課題組以及中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場科學(xué)中心研究員王俊峰課題組的幫助下，研究人員實(shí)現(xiàn)了斑馬魚體內(nèi)Lgmn腫瘤的靶向核磁共振成像，顯示該策略在腫瘤成像上有著極大的應(yīng)用前景。
　　上述研究得到蘇州納米科技協(xié)同創(chuàng)新中心、合肥物質(zhì)科學(xué)技術(shù)中心重要方向項(xiàng)目培育基金和國家自然科學(xué)基金等支持。