近日，中國科學院深圳先進技術研究院合成生物學研究所嚴飛研究員團隊最新成果以“Ultrasound Molecular Imaging of Epithelial Mesenchymal Transition for Evaluating Tumor Metastatic Potential via Targeted Biosynthetic Gas Vesicles”為題在線發表于材料科學知名期刊Small (IF：15.3)。該工作利用生物合成的納米氣囊實現了對腫瘤上皮-間質轉化（EMT）動態變化的超聲分子成像，為評估腫瘤轉移潛力提供了新方法。
深圳先進院合成所嚴飛研究員為該文章的通訊作者，合成所碩士研究生郝永勝，深圳市第二人民醫院李振洲醫師，深圳大學碩士研究生羅靜娜為該文章的共同第一作者。
文章上線截圖
上皮-間質轉化（Epithelial Mesenchymal Transition，EMT）是驅動腫瘤轉移的重要因素。研究表明，EMT演變過程中伴隨著多種分子標志物的變化，其中“鈣黏蛋白轉換（Cadherin Switch）”是最典型的分子變化：腫瘤細胞表面E-鈣黏蛋白（E-cadherin，E-cad）的表達逐漸下調，而N-鈣黏蛋白（N-cadherin，N-cad）的表達逐漸上調。在這一過程中，腫瘤細胞逐漸失去上皮特征，獲得間質表型，促使腫瘤細胞的侵襲轉移能力增強。因此，實現對腫瘤EMT變化的檢測對于評估腫瘤轉移潛力具有重要意義。超聲成像作為一種成像深度高、性價比高的醫學影像方法已被廣泛應用于臨床。近年來，微生物合成的納米級氣體囊泡（Gas vesicles, GVs）為實現腫瘤血管外腫瘤細胞標志物的無創在體超聲分子成像檢測提供了可能。
這項工作中，研究團隊首先評估了GVs的腫瘤血管滲透能力，與微米級的磷脂微泡對比，GVs能夠通過腫瘤血管內皮間隙，進入血管外腫瘤組織中并實現超聲造影成像。隨后研究團隊利用GVs構建了靶向E-cad/N-cad的超聲分子成像探針E-cad-GVs/N-cad-GVs，并測試了其與不同EMT狀態下腫瘤細胞的粘附能力，結果表明，E-cad-GVs/N-cad-GVs與細胞的結合效率取決腫瘤細胞的EMT狀態（圖1）。
為了實現對腫瘤EMT變化的在體檢測，研究團隊對處在不同EMT狀態的早期荷瘤小鼠和晚期荷瘤小鼠通過尾靜脈注射了E-cad-GVs/N-cad-GVs超聲分子探針，并對腫瘤進行超聲分子成像檢測。結果顯示，超聲分子成像可以成像早期和晚期腫瘤不同的EMT狀態，其結果與傳統免疫組織化學染色檢測的E-cad/N-cad表達水平十分吻合（Pearson r：0.83），表明基于E-cad-GVs/N-cad-GVs的超聲分子成像可用于評估腫瘤EMT變化（圖2）。最后，研究團隊進一步分析了腫瘤EMT變化的成像結果與腫瘤轉移情況相關性，進一步評估了基于E-cad-GVs/N-cad-GVs的超聲分子成像評估腫瘤轉移潛力的可行性（圖3）。
該工作獲得了國家科技部重點研發計劃項目、國家自然科學基金面上項目、深圳市科創委以及深圳合成生物學創新研究院等項目的支持。
圖1. E-cad-GVs/N-cad-GVs探針與不同EMT狀態腫瘤細胞的黏附效果
圖2. E-cad-GVs/N-cad-GVs探針成像早期和晚期腫瘤EMT狀態的結果
圖3. 超聲分子成像信號及免疫組化信號與腫瘤肺轉移結節的相關性分析
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