68Ga和64Cu标记铁载体Yersiniabactin精准影像定位细菌感染灶的诊断机制研究

68Ga-labelled siderophores can be specifically taken up by pathogens using a "Trojan horse" strategy and can be used as a diagnostic agent for infection imaging. Pre-experimental results with 68Ga-Yersiniabactin (Ybt), a siderophore found in some pathogenic E. coli strains, demonstrated its specificity in E. coli infection, and the ability to discriminate infection from inflammation using µPET/CT imaging in a mouse model. However, it is unknown whether 68Ga-Ybt can discriminate different types of E. coli infection and the severity of infections which may provide precision diagnosis and treatment of infections. To demonstrate aforementioned, in this project the molecular probes 68Ga-Ybt and 64Cu-Ybt will be prepared. In vitro and in vivo evaluation including partition coefficient, protein binding property, serum stability, cell uptake, biodistribution as well as µPET/CT imaging will be performed. The target mechanisms of 68Ga-Ybt and 64Cu-Ybt as well as clinical 68Ga-Citrate will be compared in normal mice and in infection mice models. Additionally the clinical potential in the diagnosis of infection will be evaluated. We are sure that the project will provide new insight on the early diagnosis and precision diagnosis of infection.

68Ga标记铁载体作为“特洛伊木马”分子可被病原体通过铁载体转运通道特异吸收从而用于感染显像，前期实验结果初步证明了68Ga-Yersiniabactin（Ybt）对大肠杆菌感染的靶向特异性及在µPET/CT显像中定位细菌感染性炎症的能力，但它是否能够区分类型不同的大肠杆菌感染和严重程度不同的感染病灶从而为精准诊断和治疗提供依据？这是本项目研究的关注点。针对以上问题，本项目将制备分子探针68Ga-Ybt和64Cu-Ybt，通过对其体内外评价，包括稳定性实验、蛋白结合实验、细胞实验、正常鼠生物学分布实验以及模型鼠µPET/CT显像实验，并与68Ga-Citrate进行对比，研究其在感染诊断中的不同靶向作用机制，评估其在感染诊断中的应用价值，以期为细菌感染灶的早期精准诊断提供依据。

铁载体是微生物(细菌、真菌等)分泌的一类用于从外界获取铁元素的天然化合物。铁-铁载体通过铁载体转运通道进入微生物体内从而被利用。此外，铁载体可以螯合其他金属元素在微生物生命活动中发挥作用。由于镓元素和铁元素化学和结构上的相似性，镓-铁载体能够被微生物以“特洛伊木马”形式特异摄取，基于这一理念，本项目以铁载体耶尔森杆菌素（Yersiniabactin，Ybt）为研究对象，评估了[68Ga]Ga-Ybt在隐匿性大肠杆菌感染显像诊断中的应用前景。研究结果表明，[68Ga]Ga-Ybt能够区分类型不同的大肠杆菌感染和严重程度不同的感染病灶，能够区分致病性大肠杆菌引起的感染和无菌炎症，因而有可能成为一种用于隐匿型大肠杆菌感染显像诊断的新型分子探针。Cu-Ybt被认为富集在吞噬溶酶体胞内通过氧化还原反应对抗人体的免疫系统，其作用机制尚不清晰，本项目应用放射性技术证实了[64Cu]Cu-Ybt和[68Ga]Ga-Ybt被大肠杆菌利用的不同机制，评估了[64Cu]Cu-Ybt在隐匿性细菌感染诊断中的应用潜力，为开发广谱型隐匿性细菌感染诊断分子探针建立了理论基础。前期研究证实了铁载体FusarinineC (FSC) 作为89Zr双功能螯合剂体外稳定性显著优于临床使用的DFO，但FSC的三个功能基团氨基（-NH2）限制了它在抗体免疫显像中的应用，本项目对FSC衍生化获得具有八配位结构和仅有一个功能基团的新型化合物FSC(succ)2，研究结果表明，[89Zr]Zr-FSC(succ)2在体外稳定性评价和竞争络合反应中表现出显著优于[89Zr]Zr-DFO的性能，有望成为适于免疫PET显像的新型89Zr双功能螯合剂。

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