靶向乳腺癌的新型磁共振探針研究

吳琬璐

（南京醫(yī)科大學附屬無錫人民醫(yī)院醫(yī)學影像科 江蘇 無錫 214000）

乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤之一，其死亡率在較發(fā)達的國家居第2位，而在欠發(fā)達國家則高居榜首[1]。經(jīng)統(tǒng)計，我國女性乳腺癌的發(fā)病率及病死率呈逐年上升趨勢[2]。早期乳腺癌患者五年生存率可高達98.3%，而晚期伴有轉(zhuǎn)移者生存率不足25%[3]，因此，早期診斷及高效治療是提高乳腺癌患者生存率的關(guān)鍵。目前，臨床常用的影像檢查方式屬于形態(tài)學成像，即基于腫瘤解剖結(jié)構(gòu)改變來觀察病灶。為了能獲得更加全面的生物學信息以指導治療方案的制定，美國哈佛大學Weissleder于1999年首次提出分子影像學得到了廣泛關(guān)注，發(fā)展迅速。分子成像結(jié)合了分子探針和醫(yī)學影像技術(shù)，能對活體內(nèi)的病理、生理過程在細胞及分子水平上定性和定量的研究[4]。

分子探針富集于瘤區(qū)依靠于兩種靶向方式，即主動靶向和被動靶向。被動靶向主要是由于腫瘤區(qū)域血管高滲透性和滯留性使得分子探針易于進入瘤區(qū)且滯留于此。為了使分子探針更多更有效的富集于瘤區(qū)，主動靶向結(jié)合顯得更為重要，因此需要尋找一個有效的主動靶向位點。CD44是一種細胞表面跨膜糖蛋白，在多種乳腺癌細胞表面廣泛表達，而正常組織及細胞表達量極少。CD44的主要功能為異質(zhì)性粘附，即腫瘤細胞與宿主細胞和宿主基質(zhì)的粘附，因此其在腫瘤細胞的侵襲轉(zhuǎn)移中起到重要作用[5-6]。近年亦有研究發(fā)現(xiàn)，CD44的表達與腫瘤多重耐藥性相關(guān)[7-8]。因此，設計利用CD44單抗重鏈修飾探針，賦予探針主動靶向乳腺癌的能力。本研究團隊的前期實驗發(fā)現(xiàn)，摻雜有Gd3+的鎢青銅（NaxGdWO3）具有良好的T1成像性能[9]，其弛豫率明顯優(yōu)于商用釓噴葡胺（Gd-DTPA），可達32mM-1·s-1，可以提高MRI成像的敏感性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

設計以NaxGdWO3為功能內(nèi)核，在外表面包覆介孔二氧化硅層，提高該無機納米晶體的生物相容性的同時，進一步提高T1弛豫率，并使其具備裝載藥物的潛力。另一方面，CD44單抗重鏈修飾于介孔硅層表面，賦予探針主動靶向乳腺癌的能力。

1.2 方法

采用改進的高溫熱解法[9]，制備NaxGdWO3納米棒。隨后，采用水相生長法包覆介孔硅；最后，采用酰胺反應修飾CD44單克隆抗體重鏈，最終制備終產(chǎn)物CD44-WCMSNs，見圖1。

圖1 CD44-WCMSNs納米棒的TEM圖

2 結(jié)果

2.1 采用經(jīng)典的MTT法評價其對細胞存活率的影響

MTT實驗結(jié)果顯示，探針與MDA-MB-231細胞及Hela細胞共培養(yǎng)24 h后，抗CD44 Fab修飾前，WCMSNs在濃度較高時（0.5 mg/mL），對兩種細胞均有一定程度的細胞毒性?？笴D44 Fab修飾后，兩種細胞的存活率均在90%以上，說明CD44-WCMSNs具有良好的生物相容性。見圖2。

圖2 WCMSNs納米棒在抗CD44 Fab改性前（上圖）后（下圖）與不同細胞（n=8）共培養(yǎng)24 h后細胞的存活率

2.2 MRI-T1成像性能

為了評估材料的MRI-T1成像性能，采用德國SIEMENS公司1.5T磁共振成像儀（Magnetom Aera），頭部相控陣線圈，掃描序列為冠狀位maplt T1mapping序列：重復時間（repetition time, TR）15 ms、回波時間（echo time, TE）1.83 ms、T1 estimate 1 000 ms，1 500 ms，2 000 ms，2 500 ms，3 000 ms，3 500 ms、層厚3 mm、視野（field of view, FOV）160×160 mm。將不同Gd3+濃度（0.023，0.0115，0.00575，0.0029，0.0014 mmol/L）的材料水溶液裝在ep管中，ep管需浸沒在去離子水中，行maplt T1 mapping掃描。

材料水溶液的T1-MRI成像顯示，隨著濃度的升高，材料水溶液的T1-MRI信號逐步增強。經(jīng)計算，樣品的r1值最大可達50.07 mM-1·s-1（圖3），是商用釓噴葡胺（Gd-DTPA）的11倍以上，證實該材料在體外有良好的磁共振T1對比劑性能。

圖3 -a CD44-WCMSNs及Gd-DTPA水溶液的T1-MRI成像圖

圖3 -b CD44-WCMSNs及Gd-DTPA的T1弛豫率

3 討論

本研究成功制備了具有較高的生物相容性的新型CD44-WCMSNs納米探針，并證實該納米探針具有很好磁共振T1對比劑效能。

CD44-WCMSNs納米探針的介孔硅層，將有望賦予探針更多的功能。介孔硅是多種藥物的良好載體，常見的親水性藥物如阿霉素、絲裂霉素，疏水性的藥物如替拉扎明，均可裝載在介孔孔道之中，減少藥物用量，提高藥物的利用率。上述研究內(nèi)容將在本研究組后續(xù)的實驗中相繼進行。