Small | 超聲分子成像腫瘤細(xì)胞上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化可評估腫瘤轉(zhuǎn)移潛力
近日,中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院合成生物學(xué)研究所嚴(yán)飛研究員團(tuán)隊(duì)最新成果以“Ultrasound Molecular Imaging of Epithelial Mesenchymal Transition for Evaluating Tumor Metastatic Potential via Targeted Biosynthetic Gas Vesicles”為題在線發(fā)表于材料科學(xué)知名期刊Small (IF:15.3)。該工作利用生物合成的納米氣囊實(shí)現(xiàn)了對腫瘤上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)動態(tài)變化的超聲分子成像,為評估腫瘤轉(zhuǎn)移潛力提供了新方法。
深圳先進(jìn)院合成所嚴(yán)飛研究員為該文章的通訊作者,合成所碩士研究生郝永勝,深圳市第二人民醫(yī)院李振洲醫(yī)師,深圳大學(xué)碩士研究生羅靜娜為該文章的共同第一作者。
文章上線截圖
上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(Epithelial Mesenchymal Transition,EMT)是驅(qū)動腫瘤轉(zhuǎn)移的重要因素。研究表明,EMT演變過程中伴隨著多種分子標(biāo)志物的變化,其中“鈣黏蛋白轉(zhuǎn)換(Cadherin Switch)”是最典型的分子變化:腫瘤細(xì)胞表面E-鈣黏蛋白(E-cadherin,E-cad)的表達(dá)逐漸下調(diào),而N-鈣黏蛋白(N-cadherin,N-cad)的表達(dá)逐漸上調(diào)。在這一過程中,腫瘤細(xì)胞逐漸失去上皮特征,獲得間質(zhì)表型,促使腫瘤細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移能力增強(qiáng)。因此,實(shí)現(xiàn)對腫瘤EMT變化的檢測對于評估腫瘤轉(zhuǎn)移潛力具有重要意義。超聲成像作為一種成像深度高、性價比高的醫(yī)學(xué)影像方法已被廣泛應(yīng)用于臨床。近年來,微生物合成的納米級氣體囊泡(Gas vesicles, GVs)為實(shí)現(xiàn)腫瘤血管外腫瘤細(xì)胞標(biāo)志物的無創(chuàng)在體超聲分子成像檢測提供了可能。
這項(xiàng)工作中,研究團(tuán)隊(duì)首先評估了GVs的腫瘤血管滲透能力,與微米級的磷脂微泡對比,GVs能夠通過腫瘤血管內(nèi)皮間隙,進(jìn)入血管外腫瘤組織中并實(shí)現(xiàn)超聲造影成像。隨后研究團(tuán)隊(duì)利用GVs構(gòu)建了靶向E-cad/N-cad的超聲分子成像探針E-cad-GVs/N-cad-GVs,并測試了其與不同EMT狀態(tài)下腫瘤細(xì)胞的粘附能力,結(jié)果表明,E-cad-GVs/N-cad-GVs與細(xì)胞的結(jié)合效率取決腫瘤細(xì)胞的EMT狀態(tài)(圖1)。
為了實(shí)現(xiàn)對腫瘤EMT變化的在體檢測,研究團(tuán)隊(duì)對處在不同EMT狀態(tài)的早期荷瘤小鼠和晚期荷瘤小鼠通過尾靜脈注射了E-cad-GVs/N-cad-GVs超聲分子探針,并對腫瘤進(jìn)行超聲分子成像檢測。結(jié)果顯示,超聲分子成像可以成像早期和晚期腫瘤不同的EMT狀態(tài),其結(jié)果與傳統(tǒng)免疫組織化學(xué)染色檢測的E-cad/N-cad表達(dá)水平十分吻合(Pearson r:0.83),表明基于E-cad-GVs/N-cad-GVs的超聲分子成像可用于評估腫瘤EMT變化(圖2)。最后,研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步分析了腫瘤EMT變化的成像結(jié)果與腫瘤轉(zhuǎn)移情況相關(guān)性,進(jìn)一步評估了基于E-cad-GVs/N-cad-GVs的超聲分子成像評估腫瘤轉(zhuǎn)移潛力的可行性(圖3)。
該工作獲得了國家科技部重點(diǎn)研發(fā)計劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、深圳市科創(chuàng)委以及深圳合成生物學(xué)創(chuàng)新研究院等項(xiàng)目的支持。
圖1. E-cad-GVs/N-cad-GVs探針與不同EMT狀態(tài)腫瘤細(xì)胞的黏附效果
圖2. E-cad-GVs/N-cad-GVs探針成像早期和晚期腫瘤EMT狀態(tài)的結(jié)果
圖3. 超聲分子成像信號及免疫組化信號與腫瘤肺轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)的相關(guān)性分析
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