Y1配体多模态分子探针在脑胶质瘤原位自组装增强诊治中的研究

Glioma is the most severe brain tumor, with high morbidity and mortality worldwide. Biomarker-based multimodal molecular probe provides a novel strategy for glioma precision diagnosis and therapy. This project aims to develop a multimodal molecular probe based on novel Y1 receptor ligands and near-infrared fluorescent molecules NIRDye (800-1000nm). This molecular probe can cross blood brain barrier and specifically target glioma cells through Y1 receptor ligands, and response to the MMP-2 in the tumor microenvironment to alter the hydrophilic/lipophilic balance. The increased retention of molecular probe through in-situ self-assembling will improve the sensitivity of near-infrared fluorescence/photoacoustic imaging and the efficacy of photothermal therapy, achieving the accurate identification of glioma and its boundary, as well as the imaging-guided therapy. This study may pave a novel way for the precision diagnosis and therapy of Y1 receptor-overexpressed brain tumors.

脑胶质瘤是最严重的恶性脑肿瘤，具有发病率高、死亡率高和治愈率低的特点。基于脑胶质瘤特异性物的多模态分子探针为脑胶质瘤精准诊治提供了新的契机。本项目拟构建一种基于新型Y1配体和近红外七甲川花菁系列荧光分子NIRDye(800-1000nm)的多模态分子探针。该类探针能够通过新型Y1配体跨越血脑屏障特异性靶向脑胶质瘤，并在肿瘤微环境中过表达的MMP-2酶切作用下实现亲疏水结构的转变，通过肿瘤原位自组装增强探针在肿瘤区域的累积，提高近红外荧光/光声成像的灵敏度以及光热治疗效果，最终实现对脑胶质瘤的精准识别、边界确定及可视化的治疗。通过本项目的研究，有望为包括脑胶质瘤在内的Y1受体高表达脑肿瘤的临床精准诊治提供新的途径。

脑胶质瘤是最严重的恶性脑肿瘤，具有发病率高、死亡率高和治愈率低的特点。基于脑胶质瘤特异性标志物神经肽Y1受体的多模态分子探针为脑胶质瘤精准诊治提供了新的契机。本项目主要完成了Y1配体多模态分子探针的构建与性能表征、探针体外脑胶质瘤细胞靶向性及自组装效果评价，以及探针脑胶质瘤原位自组装增强成像与治疗效果评价等研究内容。.首先，针对配体多肽分子探针易被蛋白酶降解、体内循环稳定性差、肿瘤部位有效浓度较低的问题，项目采用手性氨基酸突变策略设计出基于新型Y1配体D/L[Asn28, Pro30, Trp32]-NPY(25-36)的手性Y1配体分子探针。研究发现D型配体与Y1受体相互作用的氢键数量较L型配体多2.5倍，其跨越血脑屏障及特异性靶向脑胶质瘤的性能明显高于L型配体。通过将手性配体搭载近红外荧光分子IR780，能够实现对脑胶质瘤荧光/光声双模态成像及光热治疗。.其次，针对传统分子探针易被识别是“外源性物质”而被免疫调理清除，且难以实现对特定肿瘤亚细胞器靶向成像的问题，设计出了手性Y1配体支链肽偶联近红外二区荧光分子。细胞及动物水平研究表明，手性支链肽探针在脑胶质瘤细胞线粒体肠激酶作用下，能够进行可控原位自组装形成纳米纤维，并促使荧光发射波长红移至1300 nm，增强了脑胶质瘤光学成像的组织穿透深度及延长有效成像时间。.进一步，针对多肽片段易被酶水解在非必要的时间和空间形成纳米结构，并影响手性多肽生物活性的问题，设计并构建出了琥珀酸化修饰的亮氨酸拉链肽偶联近红外二区荧光分子，该探针能够在蛋白质赖氨酸脱酰基酶识别后脱去琥珀酸基团进行线粒体原位自组装，且D型拉链肽的自组装浓度较L型拉链肽低，更容易形成纳米纤维。原位纳米纤维的形成提高了线粒体ROS水平，最终增强了脑胶质瘤近红外二区的光学成像与光热治疗效果。.上述研究成果为基于神经肽Y1受体的多模态分子探针设计及脑胶质诊治研究提供了新的思路，有望为包括脑胶质瘤在内的Y1受体过表达脑肿瘤的临床精准诊治提供新的途径。