• 重大突破

    蘇州納米所張智軍團隊在pH響應性AuNPs用于肺纖維化治療中移植干細胞的CT成像示蹤研究方面取得進展

      特發性肺纖維化(IPF)是一種死亡率高、生存期短的惡性疾病,除肺移植外,尚無有效的治療方案。近年來的研究表明,干細胞移植能夠有效緩解IPF的疾病進展,有望成為該疾病的“突破性療法”。但是,當前臨床上缺乏獲取移植干細胞體內分布和遷移等信息的手段,從而無法對治療效果進行實時評估和及時的醫學干預,阻礙了干細胞治療在臨床上的應用。因此,開發出合適的示蹤技術監控移植干細胞在體內的行為狀態對推動干細胞用于IPF的臨床治療具有重要的意義。CT成像技術由于時空分辨率高、臨床普及率廣以及在肺部疾病診斷中的優勢,成為IPF治療中移植干細胞示蹤的首選。但是目前基于CT的干細胞的示蹤技術普遍存在著示蹤信號弱、圖像對比度差、示蹤時間短等問題,因此亟需開發出合適的干細胞CT示蹤劑。 

      基于此,中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所張智軍研究員團隊在國家重點研發計劃等項目支持下,通過研制外界刺激響應性CT納米示蹤劑,期望實現長時程、高靈敏度的干細胞體內示蹤。團隊前期通過溫度調控納米粒子的表面性質來促進細胞標記,實現了移植干細胞的體內CT成像示蹤(J. Mater. Chem. B, 2021, 9(12): 2854-2865)。在此基礎上,最近該團隊開發了一種pH響應性金納米粒子,用于移植干細胞在治療IPF過程中的長期動態示蹤。在該策略中,通過在金納米粒子表面依次修飾pH響應性磺酰胺聚合物PSD和細胞穿膜肽CPP構建了一種pH響應性金納米粒子示蹤劑CPP-PSD@Au(圖1)。由于CPP較強的跨膜能力,促使CPP-PSD@Au大量地進入干細胞胞內,實現對干細胞的有效標記,最大標記量可達480 pg Au/細胞,顯著增強了移植干細胞的CT成像對比度。CPP-PSD@Au在細胞攝取的過程中經歷細胞內的酸性環境(內涵體和溶酶體)時,由于PSD的質子海綿效應導致對CPP的靜電吸引減弱,使得納米示蹤劑形成聚集體,從而減緩干細胞對其的外排速度,延長示蹤劑對干細胞的標記時間,實現移植干細胞的長期示蹤。在體內實驗中,研究人員將CPP-PSD@Au標記的間充質干細胞移植到IPF模型鼠體內,采用CT成像技術實時監控其在體內的分布和遷移過程,實現了對移植干細胞長達35天的動態示蹤(圖2)。該工作有助于闡明干細胞在IPF治療中的作用機制,推動干細胞療法的基礎研究和臨床轉化。 

           

    1. CPP-PSD@Au的制備和干細胞示蹤原理示意圖。 

           

    2. CPP-PSD@Au標記的干細胞在IPF模型小鼠中的CT成像示蹤結果。 

      相關研究成果以pH-Triggered Aggregation of Gold Nanoparticles for Enhanced Labeling and Long-Term CT Imaging Tracking of Stem Cells in Pulmonary Fibrosis Treatment為題發表在SmallDOI10.1002/smll.202101861。論文第一作者為中科院蘇州納米所虞成功博士,通訊作者為張智軍研究員和黃潔副研究員。該工作得到國家重點研發計劃(2017YFA0104301)、國家自然科學基金(81801769)、中科院國際合作項目(121E32KYSB20200021)以及江蘇省自然科學基金(BK20180257)等項目的資助。 

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