通过谷胱甘肽升高的光声成像靶向肺癌

肺癌是美国男性和女性癌症死亡的主要原因，几乎占所有癌症死亡的25%。现在，研究人员开发了一种基于谷胱甘肽分子的精细调节分子制剂，可以针对肺癌和其他癌细胞进行成像和治疗。他们描述了一种基于光声成像的伴随诊断，用于选择性检测肺癌模型和活体小鼠中谷胱甘肽(GSH)的升高。

这项工作发表在《自然化学》上的论文“肺癌模型中升高谷胱甘肽的光声成像用于伴随诊断应用”。

大多数细胞中都富含谷胱甘肽。由于其普遍存在，它一直不是化疗等治疗的良好靶点。该团队通过采用物理有机化学方法来精确调整反应性以区分正常状态和病理状态来解决这个问题。

“开发诊断工具或靶向药物的最大问题之一是脱靶效应，”诺伊大学厄巴纳-香槟分校化学副教授JeffersonChan博士说，他与研究生MelissaLucero一起进行了这项研究。“当你给病人进行化疗时，这就像一场军备竞赛：你杀死了癌细胞，但你也杀死了身体的其他部分，因为很多东西都是相似的。我们使用独特的化学方法来调整分子的反应性，以便我们瞄准通常被认为是不良生物标志物。”

研究人员调整了该分子的动态范围，使其在健康条件下不会与谷胱甘肽发生反应，但会与癌细胞产生的过量谷胱甘肽发生反应。他们将靶向分子与光声成像试剂配对，这样他们就可以看到它在哪里发生反应，并验证它是否针对肺癌。显像剂对光做出响应并发出可由超声换能器拾取的声学信号。

“这是一种光入、声出技术。与传统的医学影像相比，它具有很多优势。这种成像之所以强大，是因为它的分辨率、安全性以及与这些设计分子相互作用的能力，这些分子在分子水平上告诉我们如此多的信息，”陈说。“手持式腹腔镜照明设备可以与医院的超声机无缝集成，因此我们知道当我们开发出这样的分子时，就会有临床应用。”

该系统区分健康细胞和癌细胞。为了评估诊断潜力，使用光声探针对活体小鼠进行了盲法研究，以确定队列中哪些小鼠患有肺癌肿瘤。卢塞罗说，这项研究标志着光声成像首次成功应用于肺组织。

然后，研究人员探索了他们的靶向方法是否可以用于直接向癌细胞部位提供治疗，这将消除化疗和其他癌症治疗的最大缺点：对全身的毒性。

他们创造了一种前药PARx，将靶向成像探针与强大的化疗药物结合起来，并在小鼠身上进行了测试。他们发现PARx抑制肿瘤生长，而小鼠没有表现出体重减轻或肝损伤等脱靶毒性作用的迹象或症状。相比之下，一组接受对照组而不是药物的小鼠在三周的治疗过程中肿瘤生长显着。

“我们发现我们可以使用高剂量或频繁剂量的药物而不会出现脱靶效应，”卢塞罗说。“然后我们在其他临床相关的小鼠模型中做了更多的实验，发现并治疗了转移到肝脏的癌症以及原发性肿瘤，这表明了这种方法广泛应用的潜力。”

接下来，研究人员正在努力进一步提高选择性和检测能力，以便他们能够检测身体任何部位的微转移或癌症扩散的微小簇。他们还希望将他们的方法应用于其他生物标志物，为其他癌症创造微调的靶向分子。

“当你的目标是像肺癌这样的疾病时，这种疾病对很多人来说相当于死刑，你知道应该可以在症状出现之前的早期阶段诊断出来，只需寻找正确的生物标志物，”陈说。“现在我们已经迈出了诊断它的第一步，而且治疗也有了希望，因为通过使用化学，我们可以对抗这些药物的毒性，实际上使它们可以安全地普遍应用。”

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