探索智慧分子探针精准诊疗皮肤肿瘤----王秀丽教授和张兵波教授医工交叉研究成果

发表时间:2019-10-17 16:06

  皮肤鳞状细胞癌与恶性黑素瘤是皮肤科领域最具代表性的两种恶性肿瘤,后者较前者发病率低但恶性度高。这些皮肤肿瘤好发于于皮肤暴露部位,对无创诊疗需求较高,传统病理诊断和手术治疗均为有创诊疗,随着生活水平提高,皮肤科领域对无创诊断与精准治疗于一体化智能方案需求日渐增加,医工交叉精准医疗有望实现这一目标。

  近日,同济大学附属上海市皮肤病医院王秀丽教授和医学院张兵波教授合作一项新的研究表明,智能H2O2响应纳米探针(iHRANPs)可根据不同类型肿瘤中H2O2含量的不同将其鉴别区分并精准指导后续治疗方案,实现集光声鉴别诊断与光热精准治疗于一体的智能诊疗。相关成果近期发表在国际知名期刊《ACSNano》杂志上。

  在继往研究的基础上,王秀丽教授及其团队结合自身学科特色,将诊疗一体化纳米探针转化应用于皮肤鳞癌及黑素瘤的诊疗研究。临床上,皮肤恶性黑素瘤与鳞癌生物学行为不同,恶性程度差异显著,这与其肿瘤微环境关系密切。肿瘤微环境中的H2O2和肿瘤的发生、发展和转移息息相关,因而,不同肿瘤中H2O2含量可能会有差别。那么,如何才能做到智慧微环境响应性精准治疗策略?张兵波教授团队基于前期工作基础,采用酶蛋白介导模拟仿生合成一种具有超灵敏H2O2响应性的iHRANPs智慧分子探针,利用H2O2触发HRP酶高效催化氧化底物ABTS成在近红外区(NIR)具有强吸收的氧化物形式ABTS•+。在808nm激光照射下,该探针可展现出优异的光声成像效应和光热转换效能。

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  王秀丽教授团队利用iHRANPs的特点,在皮肤鳞癌和黑素瘤小鼠两种代表性肿瘤模型上进行对比研究。研究结果显示在尾静脉注射iHRANPs后,黑素瘤肿瘤组织光声信号较强,而鳞癌光声信号较弱,具有显著差异;而两种模型的磁共振成像信号(参考影像模态)均有加强,但并无显著差异。这表明黑素瘤中H2O2含量较鳞癌高,经过在体和体外定量检测也证实了两种肿瘤之间的H2O2差异。因此利用光声成像信号成功验证了iHRANPs纳米探针在不同类型皮肤肿瘤的响应性差异,即对二者进行初步鉴别。后续光热治疗实验再次证实上述结论,在尾静脉注射相同剂量的iHRANPs后辅以808nm光照,黑素瘤小鼠抑瘤作用较鳞癌小鼠更为显著,而在鳞癌肿瘤组织经局部注射少量H2O2后,其光热抑瘤效应也可明显增强,因此可利用iHRANPs纳米探针介导的光热抗肿瘤效应成功实现黑素瘤与皮肤鳞癌的精准治疗,并全程利用iHRANPs进行MR成像引导,在动物研究层面初步实现了无创、精准治疗及诊疗一体化的临床理念,也为进一步推动智慧医疗临床转化奠定基础。

  本研究受到同济大学医工交叉项目及国家自然科学基金的支持。王秀丽教授和张兵波教授为共同通讯作者,光医学治疗科副主任医师王佩茹博士、医学院专职副研究员杨维涛博士和硕士生申抒展为本文共同第一作者。

  该论文作者为:

PeiruWang#,WeitaoYang#,ShuzhanShen#,ChaoWu,LongWen,QianCheng,BingboZhang*andXiuliWang*.

  原文链接:

DifferentialDiagnosisandPrecisionTherapyofTwoTypicalMalignantCutaneousTumorsLeveragingTheirTumorMicroenvironment:APhotomedicineStrategy.https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsnano.9b04070

  附:团队相关信息链接

  王秀丽教授,博导M.D.,Ph.D.

  科室网站:http://phototherapy.shskin.com/index.php?classid=6879

  张兵波研究员,博导Ph.D.

  课题组网址:http://202.120.165.73/ktz/PIShow.aspx?id=632

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