华西医学期刊出版社
标题
  • 标题
  • 作者
  • 关键词
  • 摘要
高级搜索

四川大学华西医院麻醉与危重急救研究室柯博文团队:小鼠模型中硝基还原酶的实时生物发光成像

四川大学华西医院麻醉与危重急救研究室柯博文团队于2016年5月在Analytical Chemistry(影响因子6.35)发表文章“Real-Time Bioluminescence Imaging of Nitroreductase in Mouse Model”(长按下方二维码即可阅读全文)。



硝基还原酶(nitroreductase,NTR)是一种在肿瘤缺氧微环境中过度表达的内源性还原酶,与实体肿瘤中的缺氧程度直接相关,可在辅助因子存在下催化芳香族化合物上硝基的还原,如烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NADH)或还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,NADPH)。利用这种还原活性,NTR已被广泛用作开发和筛选抗癌硝基芳烃前药的活化酶。因此,精确的缺氧检测对于辨别肿瘤状态、识别病理变量,以及预测抗癌治疗效果都非常有利。而缺氧检测策略已经从直接氧测量转向间接评估相关的生物状态或条件,如NTR等生物还原代谢因子和缺氧诱导因子。可见NTR在诊断和治疗中的重要性,然而,它在活细胞和动物中实时原位的精确检测仍然是一个相当大的挑战。


在本研究中,我们开发了一种基于高选择性化学反应的响应型生物发光小分子探针,用于实时无创检测活体动物内的NTR动态水平,并成功应用于肿瘤模型缺氧微环境中内源性NTR的可视化分析。该探针兼具生物发光成像灵敏度高和选择性好的优点,为小鼠肿瘤模型中NTR的体内成像提供了一种强有力的分析工具,并为可视化肿瘤中NTR过表达和相关缺氧程度提供了一种可行的方法。


高选择性响应型生物发光小分子探针  硝基还原酶  D-萤光素/氨基萤光素


专家点评


杨浩副研究员:本研究工作通过合理设计识别基团有效阻止萤光素酶对底物的催化,构建基于萤火虫体内发光底物萤光素结构的响应性生物发光探针,并将其应用于小鼠肿瘤模型中NTR水平的生物成像。在NADH存在的情况下,检测对象NTR自身的还原性,能够特异性地将探针中的硝基官能团转化为羟胺或氨基,进一步的消除反应切断连接键后,游离出(氨基)萤光素产生可探测的生物光学信号。基于还原反应的小分子生物发光探针具有选择性好、灵敏度高、毒性低、体内分布迅速等优点,可用于活细胞和活体动物水平的肿瘤生物标记物的成像分析;通过对光信号的实时采集和图像分析,揭示了实体瘤内的NTR水平和缺氧状态随着肿瘤发展的变化规律。同时,所发展的生物可视化技术能够准确、连续、精确地反映出小分子抑制剂对实体肿瘤缺氧微环境的干预,初步构建了细胞和活体水平对抗肿瘤药物进行高通量筛选和活性评价的体系,显示活体可视化技术在药物研究中的巨大潜力。



杨浩副研究员,2010年于华西临床医学院获得博士学位,2013年博士后出站并留四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室。2018年开始从事蛋白质组学研究,并兼职主管四川大学华西医院蛋白质组学公共技术平台。研究工作主要围绕肿瘤等慢性疾病,利用蛋白质工程手段开发新型蛋白质靶向分子机器,针对相关靶点进行诊断和干预治疗研究,同时利用蛋白质组学等方法研究疾病发生发展分子机制,描画疾病相关生物标志物图谱。重点围绕肿瘤免疫分子肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(TNF-related apoptosis-inducing ligand,TRAIL)开展药物长效化靶向递送和联合用药等工作,致力于推动TRAIL向临床转化。主持国家自然科学基金(Natural Science Foundation of China,NSFC)面上项目、NSFC青年基金、中国博士后基金特别资助、中国博士后基金面上项目、四川大学博士后专项基金特别资助等项目。作为主研人员,参与临床重点专科重点实验室建设项目、国家科技部973等10余项研究。以第一作者和(或)通讯作者在Theranostics、J Control Release、J Biol Chem等杂志发表SCI论文十余篇。


作者投稿心得


文章的发表得益于对科研和临床工作中的瓶颈和痛点问题的不断挖掘,针对肿瘤发生发展过程的复杂性,提出通过对肿瘤特异性生物标志物水平的活体分析,实现对抗肿瘤药物治疗的有效评估。


传统的抗肿瘤药物筛选和评价,主要是通过皮下接种的动物肿瘤模型来进行。由于药物治疗效果与肿瘤大小变化并不一定完全相关,因此常常需要处死动物后对组织器官进行进一步检测,才能分析药物抗肿瘤效果。传统评价方法具有时间长、花费高、动物个体差异大等缺点。针对上述不足,应用所开发的光学探针,作者发展了一种非侵入的实时示踪肿瘤生物标记物的光学活体成像方法,能够准确的呈现肿瘤内生物标记物的动态变化,将有助于直观地研究药物是何时、何处、如何对肿瘤起作用的,揭示传统生物学难以发现的新规律,实现对抗肿瘤药物的快速筛选和科学评价,进而推动抗肿瘤新药、新靶标和创新药物作用机制的研究和转化。


通信作者



柯博文,理学博士,硕士研究生导师,四川大学华西医院麻醉与危重急救研究室研究员。课题组围绕围术期医学重大需求,综合麻醉学、神经科学、药学等多学科交叉,在转化医学的研究与创新方面开展了系统的探索性工作,形成了极具个人特色的研究体系:开发了全世界第一个一氧化碳药物;聚焦临床应用进行麻醉药物的创新研究;发展分子探针和光学技术实现手术可视化。所在团队承担了十余项科研课题,其中包括:担任国家科学部“十二五”重大新药创制课题副组长、主持国家自然科学基金2项等。目前以通讯作者和(或)第一作者发表SCI文章数十篇,单篇论文最高影响因子40.18;授权中国专利3项,国际专利3项。所主持和参与开发四个麻醉手术新药的临床前/临床Ⅱ期/临床Ⅲ期研究。先后荣获Cell出版社国际学术奖、中国药学会-施维雅青年药物化学家奖、四川大学青年科技人才奖,四川大学优秀青年学者奖等多项荣誉。现任中华医学会麻醉分会临床研究及转化医学组副组长、四川省“千人计划”特聘专家、四川省智能医学分会理事。相关研究成果被健康报、人民网、新浪网等数十家媒体报道和转载。


第一作者



冯萍,医学博士,硕士研究生导师,四川大学华西医院国家药物临床试验机构·GCP中心教授。国家药品监督管理局GCP现场检查员,四川省卫生健康委学术技术带头人,四川省医学会药物及器械临床评价与研究专业委员会委员。长期从事内科常见病的诊断与治疗,擅长新药Ⅰ~Ⅳ期临床研究方案设计与统计分析,创新药物临床开发整体策略制定。研究方向为临床药物器械评价,各类新药的早期和Ⅰ期临床研究,药物可视化研究及评价。承担临床药理学,医学统计学等课程的本科生及研究生教学工作,培养硕士研究生10名。作为课题负责人主持多项科研课题,其中包括国家级与省级课题。负责及参加40余项新药临床研究项目,主持生物统计课题40多项。在国内外学术刊物上发表文章60余篇。



版权声明:华西微家倡导尊重和保护知识产权。欢迎转载、引用,但需取得本平台授权。如您对文章内容版权存疑,请致电028-85422587,我们会与您及时沟通处理。本站内容及图片仅供参考、学习使用,不为盈利且不作为诊断、医疗根据。


本文编辑:梁宗国

本文排版:陈红梅 张洪雪

Format

Content