基于MUC1靶标的增强型复合纳米探针研制及其在乳腺癌分子诊断中的应用

分子成像为乳腺癌的早期预警、诊断和疗效评估提供新的方法与手段。目前在乳腺癌的分子诊断方面还没有高特异和高敏感的分子探针。我们的研究显示，多形上皮粘蛋白MUC1在乳腺癌组织中阳性表达率高且分布异常，与乳腺癌的早期发生、发展及转移密切相关，是乳腺癌分子诊断和早期监测的理想靶标。本研究拟在人乳腺癌单链抗体筛选和MUC1分子前期研究的基础上，通过将从乳腺癌抗体库中筛选的高亲和力抗MUC1单链抗体，及其二聚体形式分别与转铁蛋白基因重组后，表达纯化，再与荧光磁性纳米粒子共价耦合，构建具有生物学活性的特异性识别MUC1靶标的增强型复合纳米分子探针。采用荧光及磁共振分子显像技术，活体内研究所制备的纳米探针对乳腺癌的分子诊断作用，最终获得能够高特异性识别MUC1靶标的增强型复合纳米探针，以期提高靶区信号强度，增加分子显像特异性和敏感性，为乳腺癌早期诊断提供新方法和新策略。

分子成像为乳腺癌的早期预警、诊断和疗效评估提供新的方法与手段。目前在乳腺癌的分子诊断方面还没有高特异和高灵敏的分子探针。多形上皮粘蛋白MUC1在乳腺癌组织中阳性表达率高且分布异常，与乳腺癌的早期发生、发展及转移密切相关，是乳腺癌分子诊断和早期监测的理想靶标。本项目在前期乳腺癌MUC1分子研究的工作基础上，利用基因重组技术和非共价耦联方法，成功构建具有生物学活性的特异性识别MUC1靶标的增强型磁共振纳米分子探针。流式细胞仪、激光共聚焦及透射电镜检测结果表明：抗MUC1纳米分子探针可特异性与MUC1阳性表达的乳腺癌细胞MCF-7及肺癌细胞A549结合，主要结合在细胞膜上，部分纳米颗粒进入胞浆，而与MUC1阴性表达肝癌细胞HepG2不结合。体外MR成像显示，纳米分子探针显著降低MCF-7细胞T2WI信号强度，A549细胞T2WI信号强度也明显降低，而HepG2细胞信号强度无降低。动物实验揭示：乳腺癌细胞MCF-7荷瘤裸鼠在注射抗MUC1纳米探针6、12、24h后肿瘤信号强度呈明显不均匀降低(P<0.05)，而对照组肝癌细胞HepG2荷瘤鼠静脉注射纳米分子探针后各时间点肿瘤信号未见明显改变（P >0.05）。动物实验也证实纳米分子探针对MUC1阳性表达的肺癌的分子诊断作用。多柔比星化疗药物疗效评价实验结果显示：纳米分子探针在肿瘤组织聚集减少，肿瘤体积明显缩小，结果表明抗MUC1纳米分子探针可以在鼠乳腺癌模型评价化疗药物的疗效。普鲁士蓝染色显示：抗MUC1纳米分子探针在乳腺癌瘤体组织的聚集分布显著高于对照组，说明纳米分子探针靶向肿瘤组织。抗MUC1纳米分子探针的细胞毒性和体内安全性初步评估结果表明，抗MUC1纳米分子探针是一种安全的生物制剂。同时，在本项目中增加了应用杂交瘤技术制备抗MUC1单抗及轻链和重链可变区基因克隆的研究内容。本研究表明，构建的靶向MUC1的增强型纳米分子探针，能够特异性识别乳腺癌等恶性肿瘤细胞MUC1靶标，动物体内动态监测MUC1基因在活体内肿瘤组织中的表达，可以评价MR分子探针对乳腺癌的分子诊断作用，增加分子显像特异性和敏感性，为乳腺癌等恶性肿瘤早期诊断提供新方法和新策略。