靶向乳腺癌的新型磁共振探针研究

吴琬璐

（南京医科大学附属无锡人民医院医学影像科 江苏 无锡 214000）

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一，其死亡率在较发达的国家居第2位，而在欠发达国家则高居榜首[1]。经统计，我国女性乳腺癌的发病率及病死率呈逐年上升趋势[2]。早期乳腺癌患者五年生存率可高达98.3%，而晚期伴有转移者生存率不足25%[3]，因此，早期诊断及高效治疗是提高乳腺癌患者生存率的关键。目前，临床常用的影像检查方式属于形态学成像，即基于肿瘤解剖结构改变来观察病灶。为了能获得更加全面的生物学信息以指导治疗方案的制定，美国哈佛大学Weissleder于1999年首次提出分子影像学得到了广泛关注，发展迅速。分子成像结合了分子探针和医学影像技术，能对活体内的病理、生理过程在细胞及分子水平上定性和定量的研究[4]。

分子探针富集于瘤区依靠于两种靶向方式，即主动靶向和被动靶向。被动靶向主要是由于肿瘤区域血管高渗透性和滞留性使得分子探针易于进入瘤区且滞留于此。为了使分子探针更多更有效的富集于瘤区，主动靶向结合显得更为重要，因此需要寻找一个有效的主动靶向位点。CD44是一种细胞表面跨膜糖蛋白，在多种乳腺癌细胞表面广泛表达，而正常组织及细胞表达量极少。CD44的主要功能为异质性粘附，即肿瘤细胞与宿主细胞和宿主基质的粘附，因此其在肿瘤细胞的侵袭转移中起到重要作用[5-6]。近年亦有研究发现，CD44的表达与肿瘤多重耐药性相关[7-8]。因此，设计利用CD44单抗重链修饰探针，赋予探针主动靶向乳腺癌的能力。本研究团队的前期实验发现，掺杂有Gd3+的钨青铜（NaxGdWO3）具有良好的T1成像性能[9]，其弛豫率明显优于商用钆喷葡胺（Gd-DTPA），可达32mM-1·s-1，可以提高MRI成像的敏感性。

1 资料与方法

1.1 一般资料

设计以NaxGdWO3为功能内核，在外表面包覆介孔二氧化硅层，提高该无机纳米晶体的生物相容性的同时，进一步提高T1弛豫率，并使其具备装载药物的潜力。另一方面，CD44单抗重链修饰于介孔硅层表面，赋予探针主动靶向乳腺癌的能力。

1.2 方法

采用改进的高温热解法[9]，制备NaxGdWO3纳米棒。随后，采用水相生长法包覆介孔硅；最后，采用酰胺反应修饰CD44单克隆抗体重链，最终制备终产物CD44-WCMSNs，见图1。

图1 CD44-WCMSNs纳米棒的TEM图

2 结果

2.1 采用经典的MTT法评价其对细胞存活率的影响

MTT实验结果显示，探针与MDA-MB-231细胞及Hela细胞共培养24 h后，抗CD44 Fab修饰前，WCMSNs在浓度较高时（0.5 mg/mL），对两种细胞均有一定程度的细胞毒性。抗CD44 Fab修饰后，两种细胞的存活率均在90%以上，说明CD44-WCMSNs具有良好的生物相容性。见图2。

图2 WCMSNs纳米棒在抗CD44 Fab改性前（上图）后（下图）与不同细胞（n=8）共培养24 h后细胞的存活率

2.2 MRI-T1成像性能

为了评估材料的MRI-T1成像性能，采用德国SIEMENS公司1.5T磁共振成像仪（Magnetom Aera），头部相控阵线圈，扫描序列为冠状位maplt T1mapping序列：重复时间（repetition time, TR）15 ms、回波时间（echo time, TE）1.83 ms、T1 estimate 1 000 ms，1 500 ms，2 000 ms，2 500 ms，3 000 ms，3 500 ms、层厚3 mm、视野（field of view, FOV）160×160 mm。将不同Gd3+浓度（0.023，0.0115，0.00575，0.0029，0.0014 mmol/L）的材料水溶液装在ep管中，ep管需浸没在去离子水中，行maplt T1 mapping扫描。

材料水溶液的T1-MRI成像显示，随着浓度的升高，材料水溶液的T1-MRI信号逐步增强。经计算，样品的r1值最大可达50.07 mM-1·s-1（图3），是商用钆喷葡胺（Gd-DTPA）的11倍以上，证实该材料在体外有良好的磁共振T1对比剂性能。

图3 -a CD44-WCMSNs及Gd-DTPA水溶液的T1-MRI成像图

图3 -b CD44-WCMSNs及Gd-DTPA的T1弛豫率

3 讨论

本研究成功制备了具有较高的生物相容性的新型CD44-WCMSNs纳米探针，并证实该纳米探针具有很好磁共振T1对比剂效能。

CD44-WCMSNs纳米探针的介孔硅层，将有望赋予探针更多的功能。介孔硅是多种药物的良好载体，常见的亲水性药物如阿霉素、丝裂霉素，疏水性的药物如替拉扎明，均可装载在介孔孔道之中，减少药物用量，提高药物的利用率。上述研究内容将在本研究组后续的实验中相继进行。