近期,天津大學(xué)化工學(xué)院仰大勇教授課題組在生物材料領(lǐng)域國際權(quán)威期刊《Biomaterials》上發(fā)表生物合成蛋白質(zhì)分子影像探針用于精準(zhǔn)腫瘤成像的最新成果。該研究利用生物合成的策略,開發(fā)了一種腫瘤特異性雙模態(tài)分子影像探針,該探針生物相容性好,在小鼠腦膠質(zhì)瘤模型中,顯示出優(yōu)異的腫瘤靶向和熒光/磁共振成像效果,為分子影像探針的設(shè)計(jì)和開發(fā)提供了生物合成新思路。相關(guān)成果已申請(qǐng)中國發(fā)明專利。天津大學(xué)化工學(xué)院講師趙懷鑫博士和碩士研究生趙慧婷為共同第一作者。

合作者包括天津醫(yī)科大學(xué)王銀松教授和澳大利亞新南威爾士大學(xué)谷子高級(jí)講師。該研究得到國家自然科學(xué)基金和中國博士后科學(xué)基金的資助支持。

分子影像可在亞細(xì)胞、細(xì)胞和組織水平反映活體狀態(tài)下分子水平變化,在疾病診斷和治療中發(fā)揮重要作用。分子影像涉及化學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物、計(jì)算機(jī)科學(xué)、放射科學(xué)、材料科學(xué)等多個(gè)學(xué)科,其發(fā)展亟需高效的分子影像探針。

基于生物合成策略,他們?cè)O(shè)計(jì)合成了一種基于蛋白的腫瘤靶向雙模態(tài)分子影像探針,并用于腦膠質(zhì)瘤的精準(zhǔn)成像研究。該研究通過DNA的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)組裝和在工程細(xì)菌中的精確表達(dá),獲得了融合腫瘤靶向肽(RGD)、近紅外發(fā)光的紅色熒光蛋白(RFP)以及鑭系離子結(jié)合肽(LBT)的分子影像探針。

該探針在酸性到堿性的廣泛pH范圍內(nèi)具有長期穩(wěn)定的紅外熒光發(fā)射,保證高效的熒光成像效果。磁共振成像弛豫率比商業(yè)化的釓噴酸葡胺高5.2倍,并呈現(xiàn)高空間分辨率腫瘤成像效果。

腫瘤靶向的熒光和磁共振雙模態(tài)成像可以提供互補(bǔ)的成像信息,有利于對(duì)腫瘤的準(zhǔn)確診斷。該研究證明生物合成制備多模態(tài)分子影像像探針的可行性和優(yōu)越性。由于DNA序列的高度可調(diào)性,可根據(jù)不同疾病定制特異性的分子影像探針,實(shí)現(xiàn)其他類型疾病的精確成像診斷。

天津大學(xué)仰大勇課題組:生物合成蛋白質(zhì)分子影像探針用于腫瘤靶向熒光和磁共振雙模態(tài)成像
圖1. 生物合成蛋白質(zhì)分子影像探針用于腫瘤靶向的熒光和磁共振雙模態(tài)成像

 

課題組簡(jiǎn)介:

仰大勇 博士,天津大學(xué)化工學(xué)院教授。任天津大學(xué)校學(xué)術(shù)委員會(huì)委員、中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)納米醫(yī)學(xué)與工程分會(huì)委員。入選國家級(jí)海外人才計(jì)劃,獲國家自然科學(xué)基金委優(yōu)青資助。

課題組聚焦DNA生物功能高分子,通過分子結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)控制和材料性能的精確調(diào)控,實(shí)現(xiàn)DNA精準(zhǔn)化學(xué)和生物功能的完美融合。

主要研究方向包括,通過化學(xué)、化工、生物、材料等多學(xué)科交叉對(duì)生物分子進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì),合成制造新型智能DNA生物功能材料,利用材料化學(xué)的手段認(rèn)識(shí)復(fù)雜生命系統(tǒng)、理解生命體系的運(yùn)行機(jī)制,并探索在重大疾病診斷治療、合成生物學(xué)、食品安全和環(huán)境保護(hù)等方面的應(yīng)用。

原文鏈接:

https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2020.120220

課題組主頁:

http://yanglab-dna.com/

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