临床对于术中导航成像的需求日益增加，希望可以通过高对比度、稳定的荧光成像，为医生提供清晰的视野，并高灵敏的标记肉眼无法识别的微小肿瘤病灶，以减少术后复发率。然而，目前临床使用的肿瘤荧光分子（ICG）受成像时间短、光稳定性弱等诸多方面因素的影响。尊龙凯时 - 人生就是搏!的王浩研究员和李莉莉研究员基于可生物激活体内组装纳米技术（Bioactivated In Vivo Assembly Nanotechnology），构建的近红外纳米探针用于微小原位胰腺肿瘤术中导航成像，为未来临床肿瘤手术提供了具有转化潜力的解决方案，相关研究工作“A bioactivated in vivo assembly (BIVA) nanotechnology fabricated NIR probe for small pancreatic tumor intraoperative navigation imaging”，于近日在Nature Communications杂志在线发表。
该研究工作创新提出了融合主动靶向机制和组装诱导滞留（AIR）效应的靶向增强新机制，提高了肿瘤的选择性和特异性，将荧光探针的体内重要的药代动力学参数AUC（area under the curve）相较于传统的主动靶向机制，提升3.6倍，大大提升了荧光分子的体内利用率（如图1所示）。首先，通过模块化的多肽探针分子设计，将血液循环半衰期延长到110分钟。之后，利用过表达的肿瘤细胞膜蛋白的剪切，诱导原位纤维纳米结构高效组装，实现了荧光分子在肿瘤细胞表面的定位富集。其次，通过对组装结构的调控可以将肿瘤的稳定成像窗口维持在8~96小时，并通过延迟成像将肿瘤信噪比提高9倍以上。最后，多肽纳米探针可对直径小于2 mm的原位胰腺癌微小病灶实现精准的术中导航成像，大大提升了临床肿瘤手术的成功率，有效降低术后复发。
图1. BIVA多肽荧光纳米探针结构以及在体内的工作原理
在前期工作中，研究团队提出了基于酶催化诱导体内组装理念的BIVA纳米技术（Adv Mater 2019, 31, e1804971），模块化设计了多种多肽纳米探针，通过实验验证和分子动力学（MD）模拟，获得了探针单体的稳定构象和酶切后残基组装结构的预测参数（组装模块的溶剂可及表面积%SASA），建立了多肽主链骨架为β-hairpin的三维稳定构象的荧光分子递送系统（Exploration 2021, 1, 20210153）。利用酶催化的不同方式，实现了体内原位纳米结构的调控，通过构效关系评价，获得了原位组装纳米结构的生物效应规律（Nat Commun 2017, 8, 1276）。此外，还发展了体内组装效率定量成像分析的新方法（Nano Lett 2018, 18, 6229；Nanoscale 2020, 12, 18654）用于优化体内的组装效率，进而调控体内组装结构的代谢行为。基于BIVA技术，发展了高灵敏、特异性的细菌感染和肿瘤成像多肽纳米探针（Mater Today 2021, 45, 77；Angew Chem Int Ed 2019, 58, 15287；Biomaterials 2022, 281, 121361）。
上述研究工作的第一作者为尊龙凯时 - 人生就是搏!与天津大学联合培养的硕士研究生任涵、尊龙凯时 - 人生就是搏!博士研究生曾祥仲和硕士研究生赵小小，通讯作者是李莉莉研究员。该项目研究获得了科技部国际合作重点项目、国家自然科学基金委面上项目以及中科院青促会项目的支持。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-27932-y。
