背景噪声抑制的肿瘤靶向光声成像研究进展

来源：深圳高等研究院2022-03-03 07336056

近日，中国科学院深圳先进技术研究院生物医药与健康工程研究所刘团队、合成生物学研究所和深圳合成生物学创新研究院颜飞团队、生物医药与健康工程研究所陆军存储团队与美国德克萨斯大学奥斯汀分校Jonathan Sessler团队合作，于《美国国家科学院院刊》发表了题为《背景抑制肿瘤靶向P》的论文。

最近，来自中国科学院深圳先进技术研究院生物医药与健康工程研究所的刘团队，来自合成生物学研究所和深圳合成生物学创新研究所的严飞团队，以及来自生物医药与健康工程研究所的陆军存储团队与来自德克萨斯大学奥斯汀分校的Jonathan Sessler团队合作。在《美国国家科学院院刊》上发表了一篇题为《利用细菌载体的背景抑制肿瘤靶向光声成像》的文章。相关研究实现了零背景的活体深层组织靶向光声成像。

晚上可以欣赏到繁星点点、月光皎洁的美丽夜空，但是在白天，看不到月亮和星星，不是因为它们消失了，而是因为白天强烈的阳光，月亮和星星都淹没在强烈的阳光背景中。生物成像也是如此。在光声成像中，体内血红蛋白分子产生强背景信号，导致其他分子的灵敏度和特异性受到极大限制，这些分子淹没在血液的强背景中。具有光开关特性的基因编码蛋白质，为解决这一问题提供了思路。这种蛋白质可以在两种状态下切换成像，通过差分有效去除血液背景。但这种方法至今没有在实际中应用，只能在概念层面达到差分成像效果。

本研究提出了“GPS”策略，为基因编码的开关蛋白在体内的真正应用提供了思路。在GPS方法中，G代表遗传编码的可转换蛋白质，P代表光声成像，S代表合成生物学。研究人员设计并合成了F469W基因编码的蛋白质。使用编码规则，将蛋白质基因的质粒转染到大肠杆菌MG1655中。利用细菌对肿瘤缺氧微环境的靶向特性，将开关蛋白基因靶向输送到肿瘤区域。基于光开关的光声成像方法用于抑制血液背景噪声，实现肿瘤内细菌的精确定位和光声成像。该方法集成了基因编码开关蛋白、光声成像和合成生物学，为体内细菌等活细胞的光声成像提供了新的范式。它具有以下优点：通过光开关蛋白信号差异的策略消除了血液背景信号的干扰，提高了光开关蛋白探针检测的灵敏度和特异性；利用细菌在肿瘤中的靶向归巢能力，为基因药物在肿瘤中的可视化靶向递送提供了新的手段。肿瘤缺氧和免疫抑制的微环境使细菌能够在肿瘤内增殖，避免了传统分子探针在体内快速清除的局限。链霉素成像后可用于清除体内细菌，不仅安全可控，而且可在肿瘤内实现长期成像，为研究内部生长和消亡规律提供了新的视角。(100yiyao.com)

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