生命学院刘贻尧教授团队在Theranostics发表封面论文

文:陈中原 图:陈中原 / 来源:生命学院 / 2019-09-08 / 点击量:5736

  近日,生命科学与技术学院刘贻尧教授团队在国际著名期刊《Theranostics》上发表题为“Dendrimer-Functionalized Superparamagnetic Nanobeacons for Real-Time Detection and Depletion of HSP90α mRNA and MR Imaging”(树状大分子功能化的超顺磁性纳米信标用于肿瘤HSP90α mRNA的实时检测、调控以及增强磁共振成像)的封面研究论文。刘贻尧教授团队的博士生陈中原为该论文的第一作者,电子科技大学生命科学与技术学院为第一作者单位,刘贻尧教授为论文唯一通讯作者,这是我校在分子诊疗一体化与微纳医学研究领域的重要进展。

  热休克蛋白(HSPs)是一类分子伴侣,能够帮助细胞中错误折叠的蛋白质恢复天然构象,从而保护细胞免遭外界环境的伤害。然而,恶性肿瘤细胞高表达某些HSPs,如HSP70、HSP90等,抑制细胞衰老和凋亡途径、稳定溶酶体并促进自噬,从而抵抗多种治疗手段。有研究表明,抑制HSP90能够使肿瘤细胞恢复对化疗药物的敏感性,也能够促进肿瘤干细胞凋亡。因此,对HSP90表达水平的实时检测与调控,对于肿瘤诊断与治疗具有重要的意义。目前,研究HSP90表达水平普遍采用qRT-PCR以及微阵列分析技术,揭示的仅仅是大量细胞的裂解液中,该基因的平均表达水平,而不是单个活细胞中的实时表达水平。近年来,构建基于反义寡核苷酸的纳米探针用于检测和调节肿瘤相关基因的表达水平,被认为是一种具有前景的肿瘤诊断与治疗途径。然而,在复杂的生理环境中,如何提高纳米体系的稳定性、生物安全性以及保护反义寡核苷酸免受核酸酶降解的能力,是目前亟待解决的问题。

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IPP/MB纳米信标用于肿瘤细胞mRNA水平检测、调控以及增强磁共振T2加权成像的示意图

  该研究设计合成了能特异性识别HSP90α mRNA的发夹状寡核苷酸分子信标荧光探针,并以超顺磁性铁氧化物纳米立方体为内核,表面修饰阳离子聚合物PAMAM树状大分子(G4 PAMAM)以装载分子信标,并在粒子表面修饰三嵌段聚合物Pluronic P123以提高粒子的稳定性及生物相容性(IPP/MB)。细胞水平研究表明,IPP/MB纳米信标能够被多种细胞摄取,并仅在过高表达HSP90的肿瘤细胞中检测到荧光恢复,从而能将其与正常细胞准确区分。随着分子信标与目标mRNA形成杂合双链,目标基因表达在mRNA水平及蛋白水平上受到抑制,对肿瘤化疗及过高热治疗均具有增敏效应。此外,该研究还发现,G4 PAMAM及Pluronic P123修饰,能够显著增强铁氧化物纳米立方体的横向弛豫效能(r2),并降低其纵向弛豫效能(r1),从而显著增加了纳米信标的MRI T2-加权成像能力(r2/r1)。动物实验表明,IPP/MB纳米信标能够通过尾静脉注射途径到达并滞留在肿瘤部位,有效实现体内T2加权MRI成像。

  IPP/MB纳米信标在细胞、血液及活体水平上均表现出良好的生物相容性,能够安全高效地递送寡核苷酸分子信标进入细胞,检测并下调肿瘤细胞中HSP90的表达水平,且有望作为一种T2成像造影剂用于肿瘤的MRI诊断。IPP/MB纳米信标为未来临床上实现多尺度诊断及基因增敏化疗及热疗提供了新的思路。该研究得到了国家自然科学基金、四川省科技计划项目和中央高校科研业务费项目的支持。

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该论文成为《Theranostics》当期内封面(Inside Front Cover)论文

  该研究论文被《Theranostics》选为当期内封面(Inside Front Cover)论文,其封面设计融入了中国传统文化中的脸谱元素,结合川剧变脸的表现手法,将纳米信标对肿瘤或正常细胞的识别与脸谱的变化联系起来,形象地展示了纳米信标的荧光淬灭与恢复过程。

  刘贻尧教授领导的生物力学与微纳医学研究团队长期致力于肿瘤细胞生物力学、微纳医学工程、细胞-材料交互作用与调控机制等交叉学科的研究,相关研究成果发表在Nature Communications、Biotechnology Advances、Biomaterials、Theranostics等国际学术期刊上,近年来团队先后主持和完成了国家自然科学基金及其它省部级项目20余项。

  《Theranostics》是Ivyspring旗下药理学、毒理学和药剂学以及医学领域国际Top期刊之一,在药理学、毒理学和药剂学领域CiteScore排名第一,2018年影响因子为8.063。该杂志涵盖体外诊断与预警、体内分子成像、分子治疗、成像引导治疗、生物传感器、系统生物学及转化医学、个性化医学,以及一系列在将来能够被应用于生物医学领域的研究。期刊收录了该领域最前沿的优秀论文,属于中科院JCR期刊分区一区。

  论文链接:http://www.thno.org/v09p5784.htm


编辑:李果  / 审核:林坤  / 发布者:陈伟