面向人源异位移植肺癌动物模型的多参数量化光声介观成像先进方法

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81771880
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H2705.医学光学成像
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Molecular targeted therapy has become a significant clinical therapeutics for patients with advanced stage non-small cell lung cancer to improve patient outcomes and low-term survival rates. With the assistance of biomedical imaging technologies, patient-derived xenografts (PDXs) are expected to better develop novel personalized targeted therapeutic strategies, by providing the individualized information of the substantial tumor heterogeneity and its therapeutic responsiveness. Photoacoustic mesoscopy (PAMe) or acoustic-resolution photoacoustic microscopy, combing rich optical contrast and high ultrasonic resolution, is capable of in vivo visualizing tumor angiogenesis, imaging cancer functional heterogeneity and tracing molecular targeted drugs in PDX models through endogenous and exogenous agents. PAMe has shown great potential in directly providing forceful image evidences to study novel personalized targeted therapeutic strategies. However, the currently available PAMe methodologies have the limitations in the image quality, quantitative accuracy and universal applicability, due to insufficiency of high-quality measurements and specific reconstruction methods.. The proposal herein focuses on essential scientific problems existing in the PAMe development for in vivo tumor imaging: 1) a novel multi-spectral PAMe scheme and image system with high sensitivity, high exactness and completeness of measurements, specifically designed to in vivo tumor imaging for PDX models; 2) a robust and high spatial resolution inversion framework for quantitative multi-parameter PAMe image reconstruction, fully considering the impulse response characteristic of ultrasonic transducer and the accurate process of photon migration; 3) studies on the methodology validation and in vivo tumor imaging for PDX models, using prepared high-efficiency photoacoustic agents. The project aims at not only establishing a beneficial guide to the advanced methodology of quantitative multi-parameter PAMe for in vivo functional and molecular tumor imaging in PDX models, but also providing a reliable biomedical imaging tool to explore novel personalized targeted therapeutic strategies involving drug screening and curative effect assessment.
靶向药物治疗已成为改善非小细胞肺癌预后差、生存率低的重要临床手段。通过医学影像技术利用人源性异种移植动物模型(PDX)反映肿瘤特异性及其靶向治疗效果,成为个体化靶向治疗的新型研究策略。光声介观成像(PAMe) 结合分子探针技术可对异位移植PDX模型进行高分辨率的多维度信息肿瘤功能成像和靶向药物分子成像,有望为个体化靶向治疗提供直观的影像学依据。本项目为克服现有PAMe方法在成像质量、定量精度和普遍适用性上的局限性展开深入研究:1)发展适用于PDX模型肿瘤在体成像、高灵敏度和高数据完备性的多光谱PAMe测量方法;2) 研究融合探测器脉冲响应特性和先进光子输运模型的多参数量化PAMe图像反演理论;3) 结合高效光声分子探针,开展方法学验证及在体应用研究,最终建立面向PDX模型肿瘤功能/分子成像的多参数量化PAMe先进成像方法,为探索个体化靶向治疗药物筛选和方案拟定新方法提供可靠的医学影像工具。

结项摘要

利用医学影像技术在人源性异种移植动物模型(PDX)中探究肿瘤特异性及其靶向治疗效果,是个体化靶向治疗的新型研究策略。光声介观成像(PAMe)结合分子探针技术可对异位移植PDX模型进行高分辨率的多维度信息肿瘤功能成像和靶向药物分子成像,有望为个体化靶向治疗提供直观的影像学依据。现有PAMe方法在成像质量、定量精度和普遍适用性上存在局限性。为提高该方法在面向活体小动物肿瘤成像研究中的准确性与适用性,必须有效克服现有PAMe方法的局限性。.本课题以实现小动物肿瘤模型的在体多参数量化PAMe为目标,围绕上述要素涉及的科学问题展开研究:(1)建立了一套面向PDX模型肿瘤功能/分子成像的多参数量化PAMe测量系统,可实现高灵敏度和多维度信息的获取;(2)发展了先进光子输运理论实现近光场区的光子输运精准建模,具有较高的计算效率和普遍适用性;(3)发展了融合探测器脉冲响应特性和有限探测角度成像质量优化的声学量化策略,实现精准初始声压的高效重建;(4)发展了基于非线性混合模型的特征光谱光声成像方法,实现非均匀深层组织中的血氧饱和度定量成像;(5)采用数值模拟、仿体实验、分子探针实验和在体实验对所发展理论、算法及系统的综合特性与实用能力进行评估。本课题研究在传统PAMe局限性上实现突破性创新,为肿瘤恶性生物研究学和靶向药物疗效评估等研究提供了一种合适的成像方法。研究工作将会继续针对不同细胞来源的肿瘤小动物模型进行展开,实现对肿瘤形成机制、生长与转移、药物疗效等的在体观测和定量测量。

项目成果

期刊论文数量(21)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(9)
Time-domain terahertz optoacoustics: manipulable water sensing and dampening
时域太赫兹光声学:可操纵的水传感和阻尼
  • DOI:
    10.1117/1.ap.3.2.026003
  • 发表时间:
    2021-03-01
  • 期刊:
    ADVANCED PHOTONICS
  • 影响因子:
    17.3
  • 作者:
    Li, Jiao;Yao, Yixin;Zhang, Weili
  • 通讯作者:
    Zhang, Weili
面向大晶面超声换能器的虚拟平行投影光声模型重建方法
  • DOI:
    10.3788/cjl202148.1607001
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李娇;苗士超;宋少泽;路彤;陈婷婷;高峰
  • 通讯作者:
    高峰
Magnetically-targeted and near infrared fluorescence/magnetic resonance/photoacoustic imaging-guided combinational anti-tumor phototherapy based on polydopamine-capped magnetic Prussian blue nanoparticles
基于聚多巴胺封端的磁性普鲁士蓝纳米颗粒的磁靶向近红外荧光/磁共振/光声成像引导的组合抗肿瘤光疗
  • DOI:
    10.1039/c8tb00483h
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry B
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Yidan Wang;Xiaojuan Pang;Jinping Wang;Yu Cheng;Yilin Song;Qi Sun;Qing You;Fengping Tan;Jiao Li;Nan Li
  • 通讯作者:
    Nan Li
Enhancing sparse-view photoacoustic tomography with combined virtually parallel projecting and spatially adaptive filtering
通过结合虚拟并行投影和空间自适应滤波增强稀疏视图光声断层扫描
  • DOI:
    10.1364/boe.9.004569
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Biomedical Optics Express
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Wang Yihan;Lu Tong;Li Jiao;Wan Wenbo;Ma Wenjuan;Zhang Limin;Zhou Zhongxing;Jiang Jingying;Zhao Huijuan;Gao Feng
  • 通讯作者:
    Gao Feng
Deep learning-based quantitative optoacoustic tomography of deep tissues in the absence of labeled experimental data
在没有标记实验数据的情况下基于深度学习的深层组织定量光声断层扫描
  • DOI:
    10.1364/optica.438502
  • 发表时间:
    2022-01-20
  • 期刊:
    OPTICA
  • 影响因子:
    10.4
  • 作者:
    Li, Jiao;Wang, Cong;Ntziachristos, Vasilis
  • 通讯作者:
    Ntziachristos, Vasilis

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其他文献

抗疟疾药物研究进展
  • DOI:
    10.16437/j.cnki.1007-5038.2020.03.021
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
    吴芷静;魏子巍;李娇;鲍丽;段萍;姜宁
  • 通讯作者:
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碳纳米微粒共振瑞利散射能量转移测定铬(Ⅵ)
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    10.16088/j.issn.1001-6600.2016.01.020
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    蒋治良
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    10.13192/j.issn.1000-1719.2016.07.067
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 作者:
    许光兰;赵媚;李娇;黄志健
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一种动态挥发率和启发式修正的蚁群优化算法
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    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
    刘全;陈浩;张永刚;李娇;张沈斌
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    张沈斌
血清胆碱酯酶评估炎症性肠病活动度的价值分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    胃肠病学和肝病学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陆世珉;田山;苏乐乐;马静静;李娇;季梦瑶;董卫国
  • 通讯作者:
    董卫国

其他文献

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李娇的其他基金

宽光谱光声遥感显微用于乳腺癌切缘残留的快速精准识别
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
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基于扩散光学层析支持的小动物定量光声层析成像方法研究
  • 批准号:
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    2014
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    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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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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