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光声纳米探针实现在分子水平非侵入性地成像动脉粥样硬化斑块
来源:精准医疗 2022-11-13 154
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    动脉粥样硬化(AS)是引发心脑血管疾病,尤其是心肌梗死和中风的主要病生理原因【1】。能够在分子水平识别AS不稳定斑块对心脑血管疾病的预防和治疗尤为重要。据报道,巨噬细胞泡沫化是促进AS不稳定斑块形成的主要原因【2】;在这一过程中,骨桥蛋白 (OPN) 会在泡沫细胞表面过表达。通过特异性识别泡沫细胞表面的OPN抗原,则有助于实现对AS不稳定斑块的靶向成像【3】。发展高灵敏的成像造影剂为在分子水平靶向识别AS不稳定斑块提供了一种新思路。

    2020年8月16日,北京大学基础医学院郑乐民教授团队在Advanced Materials期刊上在线发表了题为 Non-invasive nanoprobe for in vivo photoacoustic imaging of vulnerable atherosclerotic plaque 的研究论文。该研究设计并合成了一种高灵敏的光声纳米探针,在分子水平实现了对AS不稳定斑块非侵入性在体光声成像 (photoacoustic imaging),为心血管疾病诊断技术的发展提供了一种新方法。

    图. OPN Ab/Ti3C2/ICG纳米探针的合成以及对不稳定斑块的靶向识别

    据悉,北京大学工学院博士后葛晓晓和北京大学基础医学院心血管研究所博士研究生崔宏图为论文的共同第一作者,郑乐民教授为通讯作者。本论文同时也得到了北京大学工学院郭少军研究员的帮助。

    郑乐民教授团队主要致力于通过生物代谢质谱等技术来研究心血管相关疾病的病生理机制,并探究高灵敏的适用于心脑血管疾病的生物医学诊断新方法。该团队在2016年通过光学相干断层扫描技术发现,TMAO水平与AS斑块稳定性密切相关【4】。并首次报道,TMAO在老年人中的水平明显高于年轻;并在快速老化小鼠模型中证实,TMAO可促进小鼠血管老化,损坏血管舒缩功能;TMAO可增加小鼠体内衰老细胞的数量(主要是神经元),引起了小鼠海马CA3区域中的神经元衰老,并损伤海马CA1区域的超微结构。另外,TMAO处理可增加突触损伤,并通过抑制mTOR信号通路,降低突触可塑性相关蛋白的表达水平,从而引起并加剧衰老相关的认知障碍。相关结果发表在 Aging Cell (2018) 【5】和 Free Radical Biology & Medicine (2018)【6】。此外,该研究团队在2020年首次报道新肠道菌群代谢物TMAVA在NAFLD的能量稳态中起重要作用【7】。同时,该团队利用纳米材料的多样性,发展了一系列新型的分子探针,实现了在细胞水平对心血管相关疾病细胞的高灵敏成像【8-10】(Advanced Functional Materials, 2017; ACS APPL MATER INTERFACES, 2017; Nanoscale, 2019)。

    原文链接:

    https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202000037

    制版人:十一

    参考文献(向上滑动阅览)

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    2. K. Moore, I. Tabas. Macrophages in the pathogenesis of atherosclerosis. Cell. 2011, 145, 341

    3. R. Qiao, H. Qiao, Y. Zhang, Y. Wang, C. Chi, J. Tian, L. Zhang, F Cao, M Gao. Molecular Imaging of Vulnerable Atherosclerotic Plaques in Vivo with Osteopontin-Specific Upconversion Nanoprobes. ACS Nano. 2017, 11, 1816

    4. Q. Fu, M. Zhao, D. Wang, H. Hu, C. Guo, W. Chen, Q. Li, L. Zheng* and B. Chen*. Coronary Plaque Characterization Assessed by Optical Coherence Tomographyand Plasma Trimethylamine-N-oxide Levels in Patients With Coronary ArteryDisease. Am J Cardiol. 2016, 118, 1311.

    5. D. Li, Y. Ke, R. Zhan, C. Liu, M. Zhao, A. Zeng, X. Shi, L. Ji, S. Cheng, B. Pan, L. Zheng* and H. Hong*. Trimethylamine-N-oxide promotes brain aging andcognitive impairment in mice. Aging cell. 2018, e12768.

    6. Y. Ke, D. Li, M. Zhao, C. Liu, J. Liu, A. Zeng, X. Shi, S. Cheng, B. Pan, L. Zheng* and H. Hong*. Gut flora-dependent metabolite Trimethylamine-N-oxideaccelerates endothelial cell senescence and vascular aging through oxidativestress. Free Radical Biol Med. 2018, 116, 88.

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    8. H. Zhang, X. Wang, Q. Liao, Z. Xu, H. Li, *L. Zheng, *H. Fu. Embedding Perovskite Nanocrystals into a Polymer Matrix for Tunable Luminescence Probes in Cell Imaging. Adv. Funct. Mater. 2017, 27, 1604382

    9. C. Feng, *Z. Xu, X. Wang, H. Yang, *L. Zheng, *H. Fu. Organic-nanowire-SiO2 core-shell microlasers with highly polarized and narrow emissions for biological imaging. ACS Appl Mater Interfaces. 2017, 9, 7385.

    10. Man Z, Lv Z, *Xu Z, Cui H, Liao Q, Zheng Lemin*, Jin X, He Q, Fu H*. Organic nanoparticles with ultrahigh stimulated emission depletion efficiency for low-power STED nanoscopy. Nanoscale. 2019;11(27):12990-12996

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