多功能高硼含量MOFs納米共晶用于精確硼中子捕獲治療腦膠質(zhì)瘤原位

北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科團(tuán)隊(duì)與中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所等團(tuán)隊(duì)合作成果。

文獻(xiàn)信息

近日，北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所等團(tuán)隊(duì)的研究成果Multifunctional high boron content MOFs nano-co-crystals for precise boron neutron capture therapy for brain glioma in situ（多功能高硼含量MOFs納米共晶用于原位腦膠質(zhì)瘤精準(zhǔn)硼中子捕獲治療）在學(xué)術(shù)期刊Nano Today（影響因子20.24）發(fā)表。平生公司的Super Nova® PET/CT 產(chǎn)品在論文中提供了重要的膠質(zhì)瘤小鼠PET/CT圖像和定量分析。

該研究的通訊作者為中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所邢更妹研究員、李娟副研究員和北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院王風(fēng)教授，第一作者為王志杰博士。

文獻(xiàn)背景

研發(fā)并制備了多功能高硼含量MOFs納米共晶體，用于腦膠質(zhì)瘤的硼中子俘獲治療。篩選的鋯-(4-羧基苯基)卟啉 (Zr-TCPP) MOFs與硼酸結(jié)合形成了含硼酸42.50% (m/m)的100.20±6.72 nm共晶結(jié)構(gòu)(MNCs)，具有良好的穩(wěn)定性、優(yōu)良的膠體分散性和良好的生物相容性。MNCs可以穿過(guò)腦血屏障，選擇性地靶向腦腫瘤，并提供67.50±4.20 μg [¹⁰B] g−1的高硼劑量。經(jīng)電感耦等離子體質(zhì)譜分析，腫瘤與正常組織硼比值為6.20±0.90，腫瘤與血液硼比值為3.80±0.35。MNCs還具有固有的熒光和⁸⁹Zr正電子發(fā)射斷層成像能力，可以準(zhǔn)確地追蹤和量化MNCs在體內(nèi)外的作用情況。因此，通過(guò)精準(zhǔn)的時(shí)空成像定位，BNCT對(duì)腦膠質(zhì)瘤模型小鼠有顯著的治療效果。

實(shí)驗(yàn)方法

對(duì)小鼠原位膠質(zhì)瘤模型進(jìn)行PET成像研究。⁸⁹Zr-MNCs納米顆粒(100μCi)分散于100 μL生理鹽水中，經(jīng)尾靜脈注射(n=3)，注射⁸⁹Zr-MNCs后，在不同時(shí)間點(diǎn)(2 ~ 144 h)用1.5%異氟烷麻醉小鼠，使用小動(dòng)物PET/CT掃描儀(Super Nova PET/CT, 平生醫(yī)療科技有限公司)獲取數(shù)據(jù)。對(duì)PET圖像進(jìn)行了探測(cè)器效率、死區(qū)時(shí)間、衰減、光子散射和衰減校正。計(jì)算⁸⁹Zr-MNCs進(jìn)入各器官的攝取作為每克注射劑量的平均百分比(%ID/g)。在成像過(guò)程中收集小鼠的排泄物，并用伽馬計(jì)數(shù)器測(cè)量。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

小鼠注射⁸⁹Zr-MNCs 2小時(shí)后，腫瘤部位的PET圖像和標(biāo)準(zhǔn)攝取值(SUVs)(圖4e、h和S26)證實(shí)了MNCs可以穿過(guò)血腦屏障并在腫瘤中有效積累。此外，肝臟和脾臟中SUV及硼含量較高(圖4i和S21)，表明MNCs是通過(guò)肝臟代謝的。144 h后，收集的排泄物的總衰變校正放射性活性達(dá)到注射劑量的95%(圖S27)，表明MNCs已成功排出體外。

圖：體外和體內(nèi)靶向膠質(zhì)瘤的MNCs圖像：a) HUVECs和U87-MG經(jīng)MNCs (100 μg [B] mL−1)處理2h的CLSM圖像，比例尺= 20µm。(b) HUVECs和U87-MG細(xì)胞中MNCs的AFIs。(c) ICP-MS測(cè)定與MNCs (100 μg [B] mL−1)共孵育不同時(shí)間的U87-MG細(xì)胞(1 × 105細(xì)胞)中的硼濃度。(d)通過(guò)尾靜脈注射50 mg [B] kg−1的MNCs后1、2和6小時(shí)原位膠質(zhì)瘤小鼠的體內(nèi)熒光圖像。(e) ⁸⁹Zr標(biāo)記的MNCs在原位膠質(zhì)瘤小鼠模型不同時(shí)間點(diǎn)的PET圖像。(f)不同時(shí)期MNCs大腦中的AFIs。(g) T/N和T/B比值。(h) PET圖像中感興趣腫瘤區(qū)域的SUV。(i) γ計(jì)數(shù)器測(cè)量注射MNCs后144小時(shí)主要器官、血液和腫瘤的放射性。*P< 0.05， **P< 0.01， ** *P< 0.001，通過(guò)t檢驗(yàn)比較彼此的值

文獻(xiàn)結(jié)論

總之，作者通過(guò)組裝功能單元構(gòu)建了多功能高硼含量MOFs納米共晶MNCs，用于圖像引導(dǎo)膠質(zhì)瘤原位BNCT。MNCs富含¹⁰B-硼酸(42.50%，m/m)，能穿過(guò)血腦屏障，特異性、高效地在腫瘤部位聚集。MNCs獨(dú)特的熒光和PET成像能力，使其準(zhǔn)確的體內(nèi)跟蹤其時(shí)空分布和¹⁰B水平，特別是在腫瘤。MNCs通過(guò)精確的時(shí)空成像定位，在腦膠質(zhì)瘤模型小鼠BNCT中顯示出顯著的抗腫瘤效果。據(jù)作者所知，這是多功能MOFs結(jié)構(gòu)首次用于BNCT。MNCs提供了一種新的藥物設(shè)計(jì)策略，并在腫瘤的臨床BNCT方面展現(xiàn)了堅(jiān)實(shí)的潛力。

使用設(shè)備

Super Nova^® Micro PET/CT（III 代外觀圖）