文献信息
中南大学湘雅二医院核医学科马晓伟教授团队与佛罗里达大学Lina Cui教授团队合作的研究成果《Novel PET Imaging Probe for Quantitative Detection of Senescence In Vivo》(新型PET成像探针定量检测体内衰老)在药物放化TOP学术期刊《Journal of Medicinal Chemistry》(IF 7.3)发表。平生公司的小动物PET/CT(型号:Super Nova)产品在论文中提供了重要的荷瘤小鼠PET/CT图像和定量分析。
该研究的通讯作者为中南大学湘雅二医院核医学科马晓伟教授与佛罗里达大学Lina Cui教授。第一作者为中南大学湘雅二医院核医学科向馨(硕士研究生)、董楚宁(博士研究生)。
文献背景
摘要:细胞衰老的实时检测仍然是一个临床挑战。在此,作者旨在开发一种针对衰老相关β-半乳糖苷酶(SA-β-Gal)的正电子发射断层扫描(PET)成像探针,并研究其在体内实时定量检测细胞衰老的性能。获得稳定的PET显像剂[68Ga]Ga-BGal,其标记率为90.0±4.3%,放射化学纯度>95%。[68Ga]Ga-BGal在体外和体内均对β-Gal具有较高的敏感性和特异性,并与β-Gal的浓度和反应时间有关。高表达β-Gal的CT26.CL25肿瘤和阿霉素治疗的HeLa肿瘤对探针的摄取更高,而在CT26.WT和未治疗的HeLa肿瘤中摄取更低。这一发现具有将衰老成像转化应用于临床的潜力。
实验方法
活体PET成像
为了评估[68Ga]Ga-BGal的肿瘤摄取和体内分布,对CT26.CL25、CT26.WT、DOX治疗HeLa以及生理盐水处理HeLa荷瘤小鼠进行PET成像。小鼠经气体麻醉后,置于PET/CT扫描仪(Super Nova PET/CT, 平生医疗科技有限公司)上进行CT预扫描。然后静脉注射3.7MBq [68Ga]Ga-BGal,并立即进行1h动态PET扫描,结束后进行CT扫描。并分别在注射后2h和4h进行静态PET/CT扫描。通过在肿瘤和其他感兴趣的组织(如心脏、肝脏、肾脏和肌肉)上绘制感兴趣区(VOI)进行数据分析。
实验结果
LacZ(+)荷瘤小鼠体内PET显像。首先对[68Ga]Ga-BGal在CT26.CL25和CT26.WT荷瘤小鼠中对β-Gal的识别效能进行评价。动态成像显示,与CT26.WT肿瘤相比,CT26.CL25肿瘤显示出更高的摄取并持续积累(图7a,b)。注射4h后,CT26.CL25肿瘤摄取和肿瘤/肌肉摄取比值分别为4.68±0.56%ID/g和7.48±1.74(图7c);CT26.WT肿瘤摄取和肿瘤/肌肉摄取比值明显更低,分别为1.38±0.53%ID/g和1.99±0.32(图7c)。PET成像与生物分布实验都表明,两组小鼠正常器官中探针的生物分布模式相似(图7)。
图7: [68Ga]Ga-BGal在CT26.WT(a)和CT26.CL25(b)肿瘤小鼠中注射后10min、30min、1h、2h和4h获得的代表性PET图像。(红圈代表肿瘤)(c)探针在心脏、肝脏、肾脏、肿瘤、肌肉以及肿瘤/肌肉中的定量分析。(d)注射4h后探针在CT26.WT和CT26.CL25荷瘤小鼠中的生物分布及肿瘤/肌肉摄取比值。
对化疗诱导的肿瘤细胞衰老模型进行体内PET成像。与生理盐水处理的对照组相比,DOX处理的HeLa肿瘤显示出明显更高的摄取(图8a,b)。PET成像定量显示,注射探针4h时DOX治疗的HeLa肿瘤与对照组的肿瘤信号分别为2.58±0.56%ID/g和1.39±0.40%ID/g(图8c),肿瘤与肌肉的比值分别为4.50±0.33和2.33±0.28。生物分布实验进一步验证了体内成像结果。