内地首例入选NCL临床前项目 | Nature BME : 碳量子点用于广谱精准靶向诊疗
奇物论
2020-04-08
不论肿瘤的来源、位置和种类，对其进行特异选择性成像与给药而不影响正常组织是癌症诊疗面临的重大挑战。北京师范大学范楼珍教授、朱嘉副教授和耶鲁大学周江兵教授等人研发了一种结构类似大的氨基酸的碳量子点（LAAM CQDs)有望解决这一问题。该研究工作近期发表在《Nature Biomedical Engineering》杂志上 (Targeted tumourtheranostics in mice via carbon quantum dots structurally mimicking large aminoacids)。
这项研究发现，LAAM TC-CQDs的边缘具有多个游离的α-氨基酸基团，通过大中性氨基酸转运体1（LAT1）介导内吞高选择性地进入肿瘤细胞。由于LAT1 在大多数肿瘤细胞中过表达而只在少数组织 (血脑屏障、胎盘、脾脏、睾丸和结肠等)表达，因此，LAAM TC-CQDs对癌细胞具有广谱的精准靶向性。
LAAM TC-CQDs在700 nm处发射荧光，成功用于多种肿瘤细胞的成像以及荷瘤鼠体内荧光和光声双模态成像。通过共聚焦荧光显微镜图像可以观察到LAAM TC-CQDs被HeLa 和A549等多种癌细胞摄取，但是在同样的条件下却几乎不被正常体细胞摄取，细胞流式实验结果同样印证了这一发现。
活体成像可以发现，LAAM TC-CQDs可以高效在肿瘤富集而几乎不在正常器官富集。LAAM TC-CQDs作为化疗药物拓扑替康（TPTC）的载体，仍然能够精准靶向肿瘤，成功将药物选择性地递送至肿瘤组织。作为TPTC的载体，LAAM TC-CQDs的化疗效率远远超过了游离的TPTC以及已经商业化脂质体载体。更有意义的是，由于血脑屏障是为数不多的过表达LAT1的正常组织之一， LAAM TC-CQDs可以成功穿过血脑屏障，实现了脑肿瘤成像并成功将抗癌药物靶向递送至脑肿瘤。
北京师范大学化学学院为第一完成单位。化学学院博士生李淑花、宿雯和吴浩为论文的共同第一作者，范楼珍教授、朱嘉副教授和耶鲁大学周江兵教授为共同通讯作者。相关技术成果已经申请了国际发明专利(PCT/CN2019/115263)。LAAM TC-CQDs成功入选美国NCL (NanotechnologyCharacterization Laboratory)的Assay Cascade Awardees。NCL将为这一项目提供免费临床前安全评价、药效和药物代谢等实验。据悉，这是来自中国大陆的首例入选项目。该研究得到国家自然科学基金，理论及计算光化学教育部重点实验室和放射性药物教育部重点实验室资助。
参考文献：Li, S., et al. Targetedtumour theranostics in mice via carbon quantum dots structurally mimickinglarge amino acids. Nat Biomed Eng (2020).https://doi.org/10.1038/s41551-020-0540-y
