活力四射近红外荧光探针标记技术在小动物活体成像中.PDF

“活力四射”的近红外荧光探针标记技术在小动物活体成像中的应用 摘要： 近红外荧光成像技术在小动物活体成像方面有着重要的应用前景，通过荧光探针标记可以观察并示踪 肿瘤以及其代谢转移等。来自莱顿大学的研究团队在 PLoS ONE 中发表了一篇题为 Dual-Wavelength Imaging of Tumor Progression by Activatable and Targeting Near-Infrared Fluorescent Probes in a Bioluminescent Breast Cancer Model 的文章 ，利用Li-cor 公司的近红外探针IRDye 800CW 2-DG / IRDye 800CW EGF 对4T1-luc2 乳腺癌细胞系进行标记在Li-cor 公司的 Pearl 中观察并示踪肿瘤的转移。 利用 Li-cor 公司的 Odyssey 对肿瘤切片进行扫描，观察肿瘤的定位。作者认为近红外荧光标记成像有着 媲美于发光成像的灵敏度和信噪比，在临床前研究以及后期的临床应用譬如影像示踪手术中有着重要的意 义。 生物发光成像和荧光成像广泛的应用于小鼠体内的肿瘤研究。生物发光成像背景低，但是由于某些因 素限制导致其不能广泛应用，譬如在一些自发的或者化学剂诱导的肿瘤模型中，他们不能表达生物发光基 因。而且引入的发光蛋白（luciferase ）会引起小鼠体内免疫应答。在后期的临床应用中，如影像介导治疗 中也不能进行应用。而近年来，近红外荧光探针技术的发展使得我们在肿瘤示踪方面多了一个选择。作者 认为利用近红外荧光成像技术在中肿瘤研究方面有很大优势，近红外波段在600nm~900nm ，一些生物大 分子，如血液中的血红蛋白和水等在此波段吸收值小，光的透过率高。而且 ，在近红外区域小鼠体内的生 物大分子自发的荧光信号较低，信噪比高。作者提到当前，市面上有两种可购买的商业化近红外荧光探针。 一种是所谓的蛋白酶活化的探针，通过酶活作用来示踪肿瘤，如基质金属蛋白酶（MMPs ）或组织蛋白酶； 他们都在肿瘤细胞及其周围的基质中过表达。另一种是靶向探针，能够与肿瘤细胞膜表面的特异性的目标 蛋白进行结合，譬如葡萄糖转运蛋白（GLUTs ）、表皮生长因子受体（EGFR、HER2 ）等。由于糖酵解和细 胞增殖的过程使得这些转运蛋白和肿瘤细胞表面受体在各种肿瘤细胞中是过表达的一个过程。以上提到的 两种探针都可以通过700nm 和800nm 的荧光染料进行标记，而且可以在两个波长下进行同时的观察。而 这种光谱分解的技术使得我们在小动物活体成像中能够同时进行两个通道的观察。 作者对这两种类型的探针 ProSense680 /MMPSense680 和IRDye 800CW 2-DG / IRDye 800CW EGF 在 4T1-luc2 乳腺癌细胞系中的激活和结合能力进行了测定和评价，结果如下，随着标记的探针浓度 的增加，其荧光信号值逐渐增强。在荧光显微镜下可准确观察到红色的探针已结合到细胞。 为了比较化学发光法和近红外荧光成像技术，作者将 4T1-luc2 乳腺癌细胞系接种到裸鼠体内，利用 其能够表达荧光素酶进行发光成像。同时 ，对4T1-luc2 乳腺癌细胞系利用近红外探针 （ProSense680 /MMPSense680 和IRDye 800CW 2-DG / IRDye 800CW EGF ）进行标记，比较这两种方法在成像能力 的变化。作者发现在第一天，在接种 1.25X104 个细胞数就可以检测到信号值，而近红外标记技术则需要 5X104 4 个细胞数。然而，在第四天近红外荧光法在1.25X10 个细胞数不仅可以检测到荧光信号值，而且远 远的大于荧光素酶发光法。 作者为验证近红外荧光标记法的四种探针（ProSense680 /MMPSense680 和IRDye 800CW 2-DG / IRDye 800CW EGF ）动态影像的能力，在乳腺癌肿瘤小鼠模型体内分别进行了发光成像和近红外成像观 察裸鼠体内的乳腺癌的生长变化，从第四天到第18 天进行成像。第一天 E 和I 中，在膀胱中也可观察到荧 光信号，作者认为是荧光探针代谢进入到膀胱，随着时间的推移，在后期的成像中没有发现荧光信号。作 者后期处死小鼠，并且将小鼠肺脏去除进行成像，不论是生物发光法还是近红外探针标记成像法都可以观 察到小鼠肺脏的信号，揭示肿瘤转移至小鼠肺脏部位。同时，也表明了近红外探针标记成像技术在