科學家研制成功新型釓納米顆粒T2核磁共振造影劑

　　3月25日，國際學術期刊Nano Letters 在線發表了中國科學技術大學化學與材料科學學院教授梁高林課題組的研究成果，文章標題為γ-Glutamyltranspeptidase Triggered Intracellular Gadolinium Nanoparticle Formation Enhances the T2-Weighted MR Contrast of Tumor。該文報道了一種由γ-谷氨酰轉肽酶（GGT）誘導的細胞內原位組裝釓納米顆粒的策略，并實現了高強磁場下腫瘤的橫向（T2）磁共振成像增強（Nano Lett. 2019, DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b05154）。

　　γ-谷氨酰轉肽酶普遍存在于哺乳動物細胞和細菌的膜上，參與內源性谷胱甘肽的代謝和細胞內半胱氨酸水平的平衡，在維持細胞的氧化還原平衡中發揮重要作用。此外，GGT可能通過調節細胞內的氧化還原代謝以促進腫瘤的發展、入侵和耐藥。報道表明，許多惡性腫瘤如肝癌、宮頸癌、卵巢癌和乳腺癌中都有過度表達的GGT。作為一種重要的生物標志物，GGT的特異性檢測可以用于癌癥的早期診斷。磁共振成像（MRI）具有非侵入性、高穿透深度以及優良的空間分辨率，在深層腫瘤的診斷中有著獨特的優勢。但是，MRI的靈敏度很低，通常需要造影劑來增強正常組織與病理組織的成像對比度。釓造影劑在臨床上用于軟組織的縱向（T1）磁共振成像。有趣的是，梁高林課題組發現釓納米結構在高強磁場下（9.4 T）可以用作一種新型T2磁共振造影劑。因此，他們在該工作中設計了一種可以在細胞內自組裝形成納米顆粒的釓小分子探針。該小分子探針在進入細胞的過程中被細胞膜上的GGT特異性剪切，然后在細胞內被谷胱甘肽還原，通過CBT-Cys點擊縮合反應在細胞內自組裝形成釓納米顆粒（見下圖）。他們與中科院合肥物質科學研究院強磁場科學中心研究員鐘凱課題組合作，在9.4 T下小鼠腫瘤活體磁共振成像結果表明，相比于對照組，這種原位GGT特異性誘導的釓納米顆粒顯著增強了小鼠腫瘤的T2加權磁共振成像信號。這種新型的T2磁共振造影劑有望未來應用于臨床上γ-谷氨酰轉肽酶相關疾病（包括癌癥）的診斷。

　　該論文的共同第一作者為中國科大化學與材料科學學院博士生海子娟（目前為安徽大學物質科學與信息技術研究院副教授）和碩士生倪艷菡。共同通訊作者為鐘凱和梁高林。

　　該研究得到國家重點研發計劃、國家杰出青年科學基金、基金委創新研究群體項目和面上項目的資助。