靶向PSP介导MMP-7和CTSB双酶响应的UCL-MRI双模态纳米探针在结直肠癌发生、转移及药物筛选的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81871406
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H2706.分子影像
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Colorectal Cancer (CRC) is one of the most common malignancies of digestive system. Diagnosis of CRC in early stage, detection of micrometastasis and screening of antitumor drugs are of great importance for clinical practice. The extensive studies over the past decades shows that the up regulation of cathepsin B (CTSB) is closely related to the occurrence, infiltration and metastasis of tumor, and the stromal cells secrete relative large amount of activated matrix metalloproteinases -7 (MMP-7) in the process of tumor angiogenesis. In addition, the polypeptide ligand of tumor vascular endothelial growth factor (VEGF), has good tumor homing ability. In this proposal, the -NaGdF4: Yb3+, Ln3+@ NaGdF4 UCNPs with higher upconversion luminescence (UCL) quantum yield in red light region are synthesized by adjusting the elemental types and proportion of doped rare earth ions (Yb3+, Ln3+), and angiogenic factor peptide ligand (PSP) with high affinity to CRC cells are screened through interactions of synthesized peptides with CRC cells. Subsequently, a tumor-targeting and CTSB/MMP-7-responsing nanoprobe (UCNP@SiO2-Peptide-Cy5) are fabricated by simultaneous modification of PSP and Cy5 labeled pH-responsive protease peptide substrate (NC-MMP-CPP-CTSB) on the silica coated UCNP surface. After MMP-7 cleavage, UCNP@SiO2-Peptide-Cy5 has positive surface charge in the weakly acidic tumor microenvironment, which promotes UCNP@SiO2-Peptide-Cy5 to enter the tumor cells and react with cellular CTSP, resulting in significant recovering of the red UCL of UCNP. Orthotopic CRC tumor mouse model is established to test the practicability of the as-constructed UCNP@SiO2-Peptide-Cy5 by in vivo UCL-MRI dual modality imaging. The capacity of UCNP@SiO2-Peptide-Cy5 nanoprobes is further demonstrated by visualization of CRC with small volume and liver CRC metastase. Furthermore, the CTSB inhibitors can be screened by the UCL change of nanoprobe because the recovery ratio of UCNP@SiO2-Peptide-Cy5 is in direct proportion to the activity of CTSB. The project provides a new method and new idea for noninvasive diagnosis of CRC in early stage, detection of CRC micrometastasis and development of tumor-targeting drugs.
早期结直肠癌、肝转移灶的检出以及抗肿瘤药物筛选具有重要临床意义。国内外研究表明组织蛋白酶B(CTSB)上调与肿瘤发生、转移密切相关,血管生成因子多肽配体(PSP)具有良好肿瘤归巢能力,肿瘤分泌大量基质金属蛋白酶-7(MMP-7)并具有高活性。本课题组以CTSB为靶分子,合成在红光区有高UCL量子产率的β-NaGdF4: Yb3+, Ln3+@ NaGdF4 UCNPs;筛选与肿瘤细胞具有高亲和力的PSP,将PSP和Cy5标记具有pH活性的蛋白酶多肽底物同时修饰于SiO2包裹的Yb3+, Ln3+表面,构建靶向PSP介导MMP-7和CTSB双酶响应纳米探针UCNP@SiO2-Peptide-Cy5;进行荷瘤小鼠UCL-MRI双模态成像,实现肿瘤微小灶和肝转移灶可视化;利用纳米探针UCL恢复与CTSB活性成正比关系,筛选CTSB抑制剂,为无创性肿瘤早期诊断和靶向药物设计提供一种新思路。

结项摘要

提高早期结直肠癌的检出并进行药物筛选是临床与科研亟待解决的问题。研究表明组织蛋白酶B(CTSB)上调与肿瘤发生、转移密切相关,血管生成因子多肽配体(PSP)具有良好肿瘤归巢能力,肿瘤分泌大量基质金属蛋白酶-7(MMP-7)并具有高活性。本课题组以 CRC 发生、浸润、转移密切相关的CTSB和MMP-7为靶分子,分别构建了稳定性好且具有靶向性的CTSB响应跨膜纳米探针 USP和MMP-7响应跨膜纳米探针UCNP@SiO2@PSP@MMP-7-Cy5,将两种纳米探针应用于溶液相和结直肠癌HCT116细胞中,实现了对CTSB和MMP-7的高灵敏检测;并通过荷瘤小鼠 UCL-MRI双模态成像,成功实现了早期及原位结直肠癌的精准可视化,为结直肠癌的无创性早期诊断和靶向药物设计提供了一种新思路。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Ulex Europaeus Agglutinin-I-Based Magnetic Isolation for the Efficient and Specific Capture of SW480 Circulating Colorectal Tumor Cells.
基于 Ulex Europaeus 凝集素 I 的磁分离可高效、特异性捕获 SW480 循环结直肠肿瘤细胞
  • DOI:
    10.1021/acsomega.2c03702
  • 发表时间:
    2022-08-30
  • 期刊:
    ACS OMEGA
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Tian, Rongrong;Li, Xiaodong;Zhang, Hua;Ma, Lina;Zhang, Huimao;Wang, Zhenxin
  • 通讯作者:
    Wang, Zhenxin
Peptide-enhanced tumor accumulation of upconversion nanoparticles for sensitive upconversion luminescence/magnetic resonance dual-mode bioimaging of colorectal tumors
肽增强上转换纳米颗粒的肿瘤积累,用于结直肠肿瘤的敏感上转换发光/磁共振双模式生物成像
  • DOI:
    10.1016/j.actbio.2020.01.003
  • 发表时间:
    2020-03-01
  • 期刊:
    ACTA BIOMATERIALIA
  • 影响因子:
    9.7
  • 作者:
    Li, Xinxin;Liu, Lin;Zhang, Huimao
  • 通讯作者:
    Zhang, Huimao
Mitochondria-targeting fluorescent molecules for high efficiency cancer growth inhibition and imaging
用于高效癌症生长抑制和成像的线粒体靶向荧光分子
  • DOI:
    10.1039/c9sc01410a
  • 发表时间:
    2019-09-14
  • 期刊:
    CHEMICAL SCIENCE
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Chen, Hao;Wang, Jing;Cheng, Zhen
  • 通讯作者:
    Cheng, Zhen
Peptide modified manganese-doped iron oxide nanoparticles as a sensitive fluorescence nanosensor for non-invasive detection of trypsin activity in vitro and in vivo.
肽修饰的锰掺杂氧化铁纳米颗粒作为灵敏的荧光纳米传感器,用于体外和体内非侵入性检测胰蛋白酶活性
  • DOI:
    10.1039/d0ra08171j
  • 发表时间:
    2021-01-06
  • 期刊:
    RSC advances
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Fu Y;Liu L;Li X;Chen H;Wang Z;Yang W;Zhang H;Zhang H
  • 通讯作者:
    Zhang H
Peptide-functionalized NaGdF(4) nanoparticles for tumor-targeted magnetic resonance imaging and effective therapy.
用于肿瘤靶向磁共振成像和有效治疗的肽功能化NaGdF4纳米颗粒
  • DOI:
    10.1039/c9ra02135c
  • 发表时间:
    2019-05-29
  • 期刊:
    RSC advances
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
  • 通讯作者:

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其他文献

表面电荷对聚乙二醇修饰金纳米粒子生物行为的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    付宇;李铸衡;王振新;张惠茅;王海峰
  • 通讯作者:
    王海峰
超顺磁性氧化铁纳米粒子在肿瘤诊断中的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国实验诊断学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘佳鑫;郭钰;李晓东;张惠茅;付宇
  • 通讯作者:
    付宇

其他文献

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张惠茅的其他基金

一项国际多中心研究:基于CT的深度学习算法在COVID-19诊断和评估中的应用
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    万元
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
IGF-1R靶向PET-MRI探针对结直肠癌化疗疗效评价及光热/化疗协同增敏作用的实验研究
  • 批准号:
    81571737
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    57.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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