肿瘤淋巴管内皮细胞靶向成像的实验研究

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cds123
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肿瘤内的淋巴管生成也是影响肿瘤转移、预后的一个重要因素,可作为肿瘤诊断、预后及疗效评价的重要指标。目前淋巴管的相关研究主要是通过淋巴管内皮细胞(lymphatic endothelial cell,LEC)表达的相关标记物对肿瘤内淋巴管进行识别检测,评价活体肿瘤内淋巴管发生、发展以及与肿瘤发生转移的关系一直是淋巴管研究领域的热点与难点。虽然从理论上讲,经静脉注入的CT(computedtomography)、磁共振(magnetic resonance,MR)造影剂可以进入肿瘤细胞间质内,经过肿瘤新生淋巴管回流入静脉系统,但因为肿瘤内血管同时成像,无法区分肿瘤内淋巴管及微小血管。随着分子影像学的出现与迅速发展,为活体评价肿瘤内淋巴管生成提供了可能性。分子影像学是建立在传统的成像技术基础之上,以特殊的分子作为成像对象,其根本宗旨是将非特异性物理成像转为特异性分子成像。如果能通过此成像技术对肿瘤内的淋巴管进行靶向成像,相信将对淋巴管与肿瘤关系的评估提供更丰富的依据。因此,本研究的主要目的为构建一种能够靶向淋巴管内皮细胞的磁共振分子影像探针,研究此探针应用于淋巴管内皮细胞磁共振靶向成像的可行性。   材料与方法:   肿瘤动物模型的确定及抗体的筛选:分别建立Lewis小鼠皮下移植瘤模型及colon26小鼠皮下移植瘤模型,通过免疫组化检测方法对Lewis、colon26小鼠肿瘤模型及抗淋巴管透明质酸受体-1(lymphatic vessel endothelial hyaluronan receptor-1,LYVE-1)单克隆抗体、抗podoplanin单克隆抗体进行双向选择,筛选出一种淋巴管丰富的肿瘤模型及针对肿瘤内淋巴管相对较为特异的抗体。   分子探针的制备、表征分析及细胞体外实验:采用纳米铁高温热分解制备方法,利用“一锅”反应制备出表面修饰有聚乙二醇(polyehtylene glycol,PEG)的超微型超顺磁性氧化铁(ultrasmall superparamagenetic iron oxide,USPIO)磁性纳米铁颗粒PEG-USPIO,并将PEG-USPIO与抗LYVE-1单克隆抗体共价耦联,制备本研究所设计的磁共振分子影像探针LYVE-1-PEG-USPIO。通过透射电子显微镜(transmission electron microscopy, TEM)观察PEG-USPIO及LYVE-1-PEG-USPIO两种纳米颗粒的形态;激光粒度仪测定两种纳米颗粒的z平均水合粒径及zeta电位;通过磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)测定两种纳米颗粒的弛豫率。小鼠淋巴管内皮细胞(mouse lymphatic endothelial cell,MLEC)及colon26细胞的培养与传代;以25及100μg Fe/mL浓度的LYVE-1-PEG-USPIO及PEG-USPIO体外标记MLEC及colon26细胞后经普鲁士蓝染色,分别收集每组染色后的标记细胞通过原子吸收光谱法(atomic absorption spectroscopy, AAS)测定细胞结合铁量;TEM观察LYVE-1-PEG-USPIO及PEG-USPIO纳米颗粒在MLEC及colon26细胞内的结合情况;对系列浓度的LYVE-1-PEG-USPIO及PEG-USPIO孵育的MLEC及colon26细胞悬液进行MRI T2加权成像(T2 weighted imaging,T2WI)成像,研究MR信号改变与孵育探针浓度的关系,并利用AAS测定各组标记细胞的结合铁量,研究细胞结合铁量与孵育探针浓度的关系。   分子探针MR体内实验:建立Lewis肺癌小鼠皮下移植瘤模型,待肿瘤直径约1.5-2.0cm时进行MR扫描;10只小鼠注射LYVE-1-PEG-USPIO溶液,10只小鼠注射PEG-USPIO溶液,给药前先进行肿瘤轴位层面MR T2WI、SWAN、T2*WI序列扫描,给药后于不同时间段进行扫描;扫描完成后,留取肿瘤及肝、脾、肺、骨骼肌、舌、肾、胃及心肌组织标本,行普鲁士蓝染色及免疫组化染色。   统计学分析采用spssl6.0软件。数据中计量资料以均数±标准差表示。组间计量资料差异比较采用单因素方差分析,两两比较采用独立样本t检验。铁含量与R2之间相关性采用Pearson相关分析。以P<0.05为差异具有统计学意义。   结果:   肿瘤动物模型的确定及抗体的筛选结果:Lewis小鼠肿瘤模型内抗LYVE-1单克隆抗体及抗podoplanin单克隆抗体阳性淋巴管丰富,但此肿瘤内利用抗podoplanin单克隆抗体染色除可见阳性淋巴管外,还可见大量抗podoplanin单克隆抗体阳性的细胞,而抗LYVE-1单克隆抗体染色结果中未见非淋巴管结构的阳性细胞着色。另外,colon26小鼠肿瘤模型内未见两种抗体阳性染色的淋巴管结构。   分子探针的制备、表征分析及细胞体外实验结果:成功制备出LYVE-1-PEG-USPIO分子探针;通过TEM观察PEG-USPIO及LYVE-1-PEG-USPIO两种纳米颗粒呈类圆形,颗粒大小较为一致;动态光散射法(dynamic light scattering,DLS)测定PEG-USPIO及LYVE-1-PEG-USPIO两种纳米颗粒的粒径分别为47.91±0.73nm和57.42±0.31nm,zeta电位分别为2.57±0.83mV和12.38±4.87mV;经MRI测定PEG-USPIO和LYVE-1-PEG-USPIO两种纳米颗粒的弛豫率分别为608.32 mM-1s-1和185.48 mM-1s-1。普鲁士蓝染色结果提示两种细胞对两种纳米颗粒的结合能力不同,AAS测定结果进一步表明在给予两种对比剂含铁浓度相同条件下,MLEC对LYVE-1-PEG-USPIO的结合量最高;标记细胞的TEM结果显示LYVE-1-PEG-USPIO纳米颗粒主要存在于MLEC细胞质中的核内体中,细胞膜外表面亦可见纳米颗粒的结合,LYVE-1-PEG-USPIO纳米颗粒主要结合于colon26细胞膜外表面,偶可见于细胞质内核内体中,而PEG-USPIO主要结合于MLEC及colon26细胞膜外表面;MRI T2WI结果表明,随着给予LYVE-1-PEG-USPIO或PEG-USPIO浓度的增加,MR T2信号减低,当给予纳米颗粒浓度等于或高于25μtg Fe/mL时,在同一浓度条件下以LYVE-1-PEG-USPIO标记的MLEC信号减低较为明显,AAS测定结果进一步表明细胞结合铁量随给予纳米颗粒浓度的增加而呈逐渐增高趋势,当给予纳米颗粒浓度等于或高于25μg Fe/mL时,同一浓度条件下,MLEC对LYVE-1-PEG-USPIO的结合量最为显著(P<0.05),且MRI R2值与AAS测定细胞结合铁量具有较好的相关性。   分子探针MR体内实验结果:从注射LYVE-1-PEG-USPIO组及PEG-USPIO组的T2WI、SWAN、T2*WI扫描图像可见肿瘤区信号强度从给药10min后至12h期间逐渐减低,到24h时肿瘤区信号强度有所增加,但仍低于平扫时信号,SWAN序列扫描图像中测得24h时两组肿瘤的信号噪声比值(Signal to Noise Ratio,SNR)有统计学差异(P<0.05),而T2WI及T2*WI序列扫描图像中测得24h时两组肿瘤的SNR无统计学差异(P>0.05);肿瘤组织免疫组化及普鲁士蓝染色对比分析结果显示,注射LYVE-1-PEG-USPIO组肿瘤组织边缘部可见普鲁士蓝阳性染色的淋巴管并可与免疫组化染色的淋巴管结构相对应,而注射PEG-USPIO组肿瘤组织内未见普鲁士蓝阳性染色的淋巴管。其他组织的普鲁士蓝染色结果显示,除肝脏、脾脏及肿瘤组织内可见普鲁士蓝蓝染颗粒外,其他组织内未见蓝染颗粒。   结论:   本研究成功制备出以抗LYVE-1单克隆抗体为亲和组件靶向淋巴管内皮细胞的MR分子探针LYVE-1-PEG-USPIO,细胞体外实验验证LYVE-1-PEG-USPIO可以有效的靶向MLEC,肿瘤动物模型体内实验证实此分子探针可以靶向肿瘤内的淋巴管。LYVE-1-PEG-USPIO有望成为针对肿瘤内淋巴管的特异性MR分子探针。
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