胶质母细胞瘤诊疗一体CdTe/ZnS量子点靶向纳米探针研究
批准号:
32101116
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
何克宇
依托单位:
学科分类:
生物成像、电子与探针
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
何克宇
中文摘要
由于胶质母细胞瘤(GBM)边界不清,患者存在肿瘤切除不全和复发的风险,所以识别肿瘤边界是手术的关键。申请人前期研究发现CdTe/ZnS 量子点(QDs),粒径小,荧光强,可经尾静脉进入小鼠脑组织成像,在成像浓度下对小鼠无明显毒效应,适合制备GBM靶向探针;另外,CdTe/ZnS QDs还可激活小胶质细胞mTOR通路、NLRP3炎症小体,促使细胞向M1型分化,具有GBM免疫治疗潜力。因此,本项目拟:①构建GBM靶向探针:电化学制备CdTe/ZnS QDs,表面羧基连接EGFR(vIII)抗体并表征。②验证探针靶向性:构建体外血脑屏障模型验证探针靶向性;构建GBM裸鼠模型,分析探针体内成像、代谢和毒性结果。③免疫治疗作用验证:小鼠体内、体外分析探针对小胶质M1型极化水平的影响及机制,分析探针对荷瘤小鼠肿瘤尺寸、生存曲线的影响。最终,综合评价该探针在GBM诊疗方面的价值。
英文摘要
Glioblastomas(GBM) have a high recurrence rate because the tumor boundaries are unclear and surgical resection rates are usually low. Precise identification of tumor boundaries is the key to the surgery. Applicant's previous study found that CdTe/ZnS quantum dots (QDs) have small particle size but strong fluorescence. They successfully permeated into the mouse brain via tail vein injection, and in vivo imaged. No significant toxic effect was observed on mice at the imaging concentration. So CdTe/ZnS QD is an ideal material for assembling GBM probe. In addition, applicant's study found that CdTe/ZnS QDs can activate the mTOR pathway and NLRP3 inflammasome of microglia, which could polarize microglia to M1 type. So CdTe/ZnS QDs have potential for GBM immunotherapy. Based on that, this project is planed as follow: ① Prepare GBM targeting probes. CdTe/ZnS QDs are prepared by electrochemical synthesis method, and carboxyl groups on the surface are linked to EGFR (vIII) antibodies; Characterize the probe. ② Verify the targeting. Constructing the blood-brain barrier model in vitro to verify the targeting of the probe; Using GBM nude mice model to analyze the imaging, metabolism and toxicity of the probe in vivo. ③ Verify the effects of immunotherapy. In vivo and in vitro, the effects of probes on M1 type polarization of microglia will be analyzed. Analyzing the influence of probe on tumor size and survival curve of mice model. Explore the molecular mechanism of the polarization induced by the probe. Above all, this project will evaluated the value of the probe in diagnosis and treatment of GBM.
本项目中,课题组以核/壳结构CdTe/ZnS量子点(quantum dots, QDs)为基础,经表皮生长因子受体单抗药物——西妥昔(Cetuximab,Cet)修饰,成功合成了用于胶质母细胞瘤(glioblastoma,GBM)体内成像的荧光探针。本项目主要从成像和毒理角度阐述了该探针未来用于GBM术中引导肿瘤切除的可行性,简要总结如下:①课题组首先合成了发射波长为575 nm的羧基CdTe/ZnS QD-Cet探针。表征结果显示,这种探针具有良好的水溶性、稳定性和适宜的粒径,适合用于生物成像。通过U-87和HT-22细胞系模型验证了探针的体外靶向成像能力,并在GBM荷瘤小鼠模型中观察到显著的肿瘤靶向成像效果,为GBM的早期诊断提供了潜在的成像手段。②基于上述结果,为筛选更加低毒高效的探针,本项目进一步优化合成了氨基CdTe/ZnS QDs-Cet探针,并对氨基和羧基两种探针的成像效果、体内外毒性展开了对比研究。经细胞、秀丽线虫和小鼠多种模型评估,证实氨基探针的安全性要高于羧基探针。在成像方面,氨基探针同样展现出良好的靶向成像效果,且能在体内有效区分正常组织与GBM肿瘤组织。③因氨基探针在成像和低毒方面展现的实用转化优势,本项目后期更加聚焦于对该探针安全风险的深入评估。针对应用场景,项目后期深入探讨了氨基探针的神经毒性效应,采用多种方法检测了其对神经元细胞和小鼠海马组织的毒性作用。结果表明,在肿瘤成像剂量(200 μM)下未观察到明显毒性,但如果进一步倍增剂量(400 μM),则探针可产生一定的可逆性神经毒性效应。此外,本项目还利用代谢组学研究了探针的毒作用机制,揭示了多个差异代谢通路,并进行了初步验证,为理解探针的生物效应提供了新视角。综上所述,该项目成功合成了具有高靶向性、高亮度、低毒性的GBM荧光探针,并通过系统的表征、成像和毒理研究,初步验证了该方案的可行性,为GBM诊断和手术治疗提供了新的工具。同时,项目后期还深入探讨了该探针的生物效应和毒作用机制,为后续深入的机制研究和产品优化奠定了坚实基础。这些研究成果具有重要的科学意义和潜在的临床应用价值。
国内基金
海外基金