NIR-Ⅱb靶向探针对原位脑胶质瘤中M2型肿瘤相关巨噬细胞的可视化研究

作     者：朱红芹 

作者单位：苏州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孙巧;李桢

授予年度：2022年

学科分类：1002[医学-临床医学] 100214[医学-肿瘤学] 10[医学] 

主      题：胶质母细胞瘤 肿瘤相关巨噬细胞 免疫成像 稀土纳米探针 NIR-Ⅱb荧光 

摘      要：胶质母细胞瘤(glioblastoma,GBM)是中枢神经系统最常见的恶性肿瘤,治疗后易复发,预后效果差。近年来,免疫治疗技术的蓬勃发展为GBM的治疗带来了新希望,然而,受GBM免疫抑制微环境的影响其免疫治疗疗效欠佳。越来越多的研究表明,M2型肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophages,TAMs)是GBM产生免疫抑制性的重要原因之一。一方面,M2型TAMs通过分泌各种细胞因子促进GBM的发生发展,血管生成,侵袭转移等过程;另一方面,它可直接或间接地拮抗放化疗、常规免疫治疗的疗效,加快GBM在射线、化疗药物、抗血管生成药物治疗后的修复速度。因此,M2型TAMs逐渐成为GBM免疫治疗和成像的新靶点。如何有效地实现GBM中M2型TAMs的可视化将有助于我们进一步探讨和理解M2型巨噬细胞在GBM发生发展过程中的重要意义,也为制订基于M2型TAMs的免疫治疗方案提供新思路。然而,要实现GBM中M2型TAMs的可视化,需要研发出能够高效穿越血脑屏障(blood-brain barriers,BBB)且特异性靶向M2型TAMs的分子影像探针。本论文将从研究背景、铒基稀土纳米探针的设计合成、激发光源的选择、探针的生物安全性、靶向性等方面展开研究。各部分研究所得结果如下:第一章,简要概述了胶质瘤细胞与M2型TAMs之间的相互作用,并指出实现M2型TAMs可视化对GBM免疫治疗具有重要的指导意义;此外,讨论了目前GBM中M2型TAMs可视化的研究进展,并分析现阶段成像GBM中M2型TAMs所面临的挑战;最后,对本论文的设计思路与研究内容进行阐述。第二章,为实现NIR-Ⅱb荧光强度最大化,针对探针的结构、成分、多光源激发的效率展开研究。主要探讨在NaErF4核中掺杂Ce3+离子的比例、中间层的种类和厚度、惰性层的厚度、以及980 nm和808 nm激发光源对NIR-Ⅱb荧光强度的影响。结果显示:结构为 NaErF4:2.5%Ce@NaYbF4(0.9 nm)@NaLuF4(8.4 nm)的稀土纳米颗粒,尺寸和NIR-Ⅱb荧光强度都适合于原位GBM的成像研究。第三章,构建NIR-Ⅱb纳米探针-多肽耦联物,并在细胞层面研究其靶向性。首先,利用探针在980 nm激光照射下产生540 nm的上转换荧光实现纳米探针与细胞的共定位;其次,借助流式细胞仪检测多肽上5-FAM荧光团与细胞表面标志物的共表达情况;随后,采用ICP-MS对M2型TAMs吞噬纳米探针的数目进行定量。由此得出:耦联多肽的纳米探针对M2型TAMs具有优异的靶向性。第四章,评估了 NIR-Ⅱb纳米探针的血液半衰期、生物毒性、以及在980 nm和808 nm两种光源激发下的热效应。实验结果表明,纳米探针的血液循环半衰期为55 min,能有效满足成像需求。组织切片显示纳米探针在体内长达14天未对主要组织脏器造成明显的毒副作用。使用达到同样成像效果的功率密度去照射小鼠脑部,980 nm激光引起的热效应明显低于808 nm激光。第五章,采用聚焦超声联合主动靶向策略,探究NIR-Ⅱb纳米探针-多肽耦联物对原位GBM中M2型TAMs的可视化。研究结果显示,在聚焦超声开启BBB后,纳米探针能有效跨越BBB,高效富集在GBM内部。联合使用靶向纳米探针和聚焦超声得到的肿瘤背景信号比(tumor-to-background ratio,TBR)是使用单纯靶向探针的3.8倍;并且肿瘤部位相邻切片的染色结果证实,代表M2型TAMs的免疫荧光标志物CD206与稀土离子染色在空间上高度重合。本章证实在聚焦超声辅助下,NIR-Ⅱb纳米探针-多肽耦联物可在原位GBM中有效实现M2型TAMs的可视化。