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探索智慧分子探针精准诊疗皮肤肿瘤----王秀丽教授和张兵波教授医工交叉研究成果

发布时间:2019-10-15 17:38:23 点击次数:278

皮肤鳞状细胞癌与恶性黑素瘤是皮肤科领域最具代表性的两种恶性肿瘤,后者较前者发病率低但恶性度高。这些皮肤肿瘤好发于于皮肤暴露部位,对无创诊疗需求较高,传统病理诊断和手术治疗均为有创诊疗,随着生活水平提高,皮肤科领域对无创诊断与精准治疗于一体智能方案需求日渐增加,医工交叉精准医疗有望实现这一目标。

近日,同济大学附属上海市皮肤病医院王秀丽教授和医学院张兵波教授合作一项新的研究表明,智能H2O2响应纳米探针(iHRANPs)可根据不同类型肿瘤中H2O2含量的不同将其鉴别区分并精准指导后续治疗方案,实现集光声鉴别诊断与光热精准治疗于一体的智能诊疗。相关成果近期发表在国际知名期刊《ACS Nano》杂志上。

在继往研究的基础上,王秀丽教授及其团队结合自身学科特色,将诊疗一体化纳米探针转化应用于皮肤鳞癌及黑素瘤的诊疗研究。临床上,皮肤恶性黑素瘤与鳞癌生物学行为不同,恶性程度差异显著这与其肿瘤微环境关系密切。肿瘤微环境中的H2O2和肿瘤的发生、发展和转移息息相关,因而,不同肿瘤中H2O2含量可能会有差别。那么,如何才能做到智慧微环境响应性精准治疗策略?张兵波教授团队基于前期工作基础,采用酶蛋白介导模拟仿生合成一种具有超灵敏H2O2响应性的iHRANPs智慧分子探针,利用H2O2触发HRP酶高效催化氧化底物ABTS成在近红外区(NIR)具有强吸收的氧化物形式ABTS•+。在 808 nm光照下,该探针可展现出优的光声成像效应和光热转换效能。


 

图1: 智慧分子探针(iHRANPs)精准诊疗皮肤肿瘤模式图

王秀丽教授团队利用iHRANPs的特点,在皮肤鳞癌和黑素瘤小鼠两种代表性肿瘤模型进行对比研究。研究结果显示在尾静脉注射iHRANPs后,黑素瘤肿瘤组织光声信号较强,而鳞癌光声信号较弱,具有显著差异;两种模型的磁共振成像信号(参考影像模态)均有加强,但并无显著差异。这表明黑素瘤中H2O2含量较鳞癌高,经过在体和体外定量检测也证实了两种肿瘤之间的H2O2差异。因此利用光声成像信号成功验证了iHRANPs纳米探针在不同类型皮肤肿瘤的响应性差异,即对二者进行初步鉴别。后续光热治疗实验再次证实上述结论,在尾静脉注射相同剂量的iHRANPs后辅以808 nm光照,黑素瘤小鼠抑瘤作用较鳞癌小鼠更为显著,而在鳞癌肿瘤组织经局部注射少量H2O2后,其光热抑瘤效应也可明显增强,因此可利用iHRANPs纳米探针介导的光热抗肿瘤效应成功实现黑素瘤与皮肤鳞癌的精准治疗,并全程利用iHRANPs进行MR成像引导,在动物研究层面初步实现了无创、精准治疗及诊疗一体化的临床理念,也为进一步推动智慧医疗临床转化奠定基础。

本研究受到同济大学医工交叉项目及国家自然科学基金的支持。王秀丽教授和张兵波教授为共同通讯作者,光医学治疗科副主任医师王佩茹博士医学院专职副研究员杨维涛博士硕士生申抒展为本文共同第一作者。

 

该论文作者:Peiru Wang#, Weitao Yang#, Shuzhan Shen#, Chao Wu, Long Wen, Qian Cheng, Bingbo Zhang* and Xiuli Wang*.

原文链接Differential Diagnosis and Precision Therapy of Two Typical Malignant Cutaneous Tumors Leveraging Their Tumor Microenvironment: A Photomedicine Strategy. https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsnano.9b04070

 

团队简介及链接

王秀丽 教授,博导 M.D., Ph.D.

同济大学教授、博导,同济大学医学院光医学研究所所长上海市皮肤病医院光医学学科带头人,国际光动力协会常委、医学会皮肤性病学分会光力治研究中心首席家、中国皮肤康复专业委员会候任主任委员、上海医师协会皮肤科医师分会副会长、上海市女医师协会皮肤美容美学专委会主任委员、享受国院特殊津、复旦大学和德国慕尼黑大学双博士。在国内最早开展皮肤科光动力临床治疗、基础研究和技术推广,20多年致力于光力治疗多种难治性皮肤疾病,在国际上首次提出光动力治疗尿道尖锐湿疣,目前已成为尿道尖锐湿疣首选疗法,开创了皮肤瘤无创治疗新时代,开拓光动力治疗中重度痤疮新体系,论文被“美国痤疮治疗指南”引用,牵头《氨基戊酸光家共》。主持国家自然科学基金等21余项基金,发表学术论文180余篇,主编著作3部,英国Photosdiagnosis and Photodynamic Therapy杂志等国内外知名杂志编委,获省部级科技奖8项,国家专利4项。 获上海市三八红旗手和三八红旗集体称号,上海市女医师协会首届“医树”科技创新奖,2016年度“仁心医者”·上海市杰出专科医师题名奖,静安区首批领军人才。

 

科室网站:http://phototherapy.shskin.com/index.php?classid=6879 

 

张兵波 研究员,博导 Ph.D.



同济大学医学院分子诊断与分子影像课题组PI,国家优秀青年基金获得者(2019)长期致力于蛋白仿生分子影像/治疗探针的设计、制备及其在肿瘤诊疗中的应用和相关机理研究。近年来,课题组先后开展了蛋白仿生修饰(ACS Nano, 2018, 12, 4246,Nano Letters, 2017, 17, 6916)、蛋白仿生合成与仿生集成(ACS Nano, 2016, 10, 10245; Biomaterials, 2018, 161, 256)、蛋白仿生合成机制及其扩展研究(Bioconjugate Chemistry, 2017, 28, 330)等系统性工作;主持国家自然科学基金优青项目和面上项目(3项),上海市科委,上海市教委科研创新重点项目等;迄今以通讯或第一作者在Advanced Materials, ACS Nano, Nano letters, Advanced Science, Biomaterials,Theranostics等生物医学工程领域期刊共发表SCI论文近50篇,其中影响因子IF>10的9篇;JCR一区论文占比近80%;出版英文专著一部(World Scientific, 2016 主编),目前担任中国生物材料学会影像材料与技术分会委员,中国生物医学工程学会纳米医学与工程分会青年委员中国抗癌协会纳米肿瘤学专委会青年委员中国生物医学工程学会生物医学光子学分会青年委员

 

课题组网址:http://202.120.165.73/ktz/PIShow.aspx?id=632 

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