三維活體成像應用：利用熒光探針非侵入性檢測動脈血栓和肺栓塞的形成
研究人員利用FeCl3誘導頸動脈血栓，評估探針在體內的診斷成像，并通過光學成像，監(jiān)測血栓形成和藥物治療效果。InSyTe FLECT/CT被用于研究血栓性疾病的發(fā)病機制，同時使用非放射性探針，具有低成本和高靈敏度的優(yōu)勢，在臨床應用中具有良好的應用前景。相關研究成果發(fā)表在《Theranostics》（IF：11.600）.
研究背景
臨床前試驗是開發(fā)新藥的基礎，在這一過程中，研究人員通常采用小動物活體成像技術，以研究靶分子在體內的生物分布。隨著光學技術和熒光探針設計的進步，這種方式正在臨床前成像中成為主要方法。
作者首次使用三維光學成像設備，通過特異性熒光探針檢測血栓形成過程中活化的血小板。血小板能夠促進凝血以維持血管完整性。通過血小板表面的特異性單鏈抗體(scFv)片段(GPIIb/IIIa)，可以將靶向活化血小板的分子探針用于體內成像，作者先前已經(jīng)將這種單鏈抗體應用于各種分子成像模式，如超聲成像、PET和MRI。
在本次研究中，作者開發(fā)了靶向scFv活化血小板近紅外熒光探針，基于FLECT成像技術評價其診斷血栓形成和溶栓藥物藥效作用。
部分實驗結果
頸動脈血栓形成FLECT/CT成像
將小鼠左頸動脈血管暴露接觸氯化鐵，誘導血栓形成。隨后注射Targ-Cy7或Mut-Cy7熒光探針，45分鐘后在FLECT成像設備上掃描，可視化小鼠體內的近紅外熒光三維分布。隨后立即進行X射線計算機斷層成像(CT)，以確定小鼠的解剖結構，從而捕獲熒光信號的體內精確定位。
結果表明，注射Targ-Cy7熒光探針后能夠清晰檢測到血栓(圖1B)。該信號定位于小鼠的左側頸動脈血管。
對血栓所在的感興趣區(qū)域的熒光強度進行定量，與Mut-cy7熒光探針在小鼠體內的弱信號相比，Targ-Cy7熒光探針能夠顯著提高檢測到的信號強度(圖1C)。證明了FLECT成像設備檢測體內血栓的能力。
作者隨后對頸動脈血管進行組織病理分析，以確認所有小鼠(Targ-Cy7和 Mut-Cy7)左側血管存在血栓，而右側血管健康無血栓(圖1D)。每條左頸動脈中檢測到的Targ-Cy7 FLECT信號與其血栓重量呈顯著正相關(圖1E，p =0.0006，r = 0.9807)。
圖1頸動脈血栓形成FLECT/CT成像閉塞性血栓形成FLECT/CT成像
除了上述的非閉塞性血栓形成模型，作者利用FLECT/CT檢測Targ-Cy7在完全閉塞的血栓模型成像(圖2)。
然而，在全閉塞模型中，檢測到的體內FLECT和離體信號均低于在非閉塞血栓中觀察到的信號。并且熒光信號與相應的血栓重量之間沒有顯著相關性。
這些數(shù)據(jù)表明，Targ-Cy7與完全閉塞血栓的結合較少，可能是由于血液循環(huán)受到限制，使熒光探針不能被均勻攜帶至所有血栓區(qū)域。
溶栓治療效果FLECT/CT成像
為了證明 FLECT/CT 成像設備具備治療效果監(jiān)測能力，頸動脈血栓小鼠模型注射Targ-Cy7，并在整合素聯(lián)合抗血小板溶栓在治療前、后進行掃描(圖3A)。
正如預期的那樣，FLECT/CT在治療前檢測到小鼠左頸動脈血栓中Targ-Cy7熒光探針的積聚。在初始掃描之后，小鼠接受治療以破壞形成的血栓，并利用FLECT/CT 再次成像。
治療后的掃描結果顯示，在血栓區(qū)先前檢測到的Cy7-NIR信號消失，提示這種溶栓治療策略的有效性。
作者隨后使用兩個治療組的受損血管的離體成像和組織學分析證實了這一點(圖3B)。
肺栓塞FLECT/CT成像
在FLECT/CT 成功診斷氯化鐵動脈血栓形成模型后，作者進一步確定 FLECT/CT能否發(fā)現(xiàn)靜脈血栓引起的肺栓塞。靜脈血栓是常見的死亡原因，臨床上難以診斷，這顯然需要更好的非侵入性成像技術。
小鼠靜脈注射栓塞劑誘導血小板活化和形成，停留在肺微血管中的血栓，導致肺栓塞。注射凝血素后觀察小鼠呼吸困難，注射熒光探針45分鐘后。然后在FLECT/CT成像設備上掃描小鼠。
使用Targ-Cy7熒光探針小鼠診斷為肺栓塞（圖4），由于肺在正常CT掃描上沒有形成對比，因此在安樂死后將造影劑灌注到器官中，并對小鼠進行重新掃描，以確保檢測到的FLECT信號確實定位于肺（圖3A，底部）。
對感興趣區(qū)域的定量分析顯示，Targ-Cy7小鼠的熒光信號水平明顯高于其對照組-熒光探針，（p=0.0286）（圖4B）。進一步的體外實驗和對肺的組織學分析證實，這些信號與肺中的血栓有關（圖4C）
三維熒光發(fā)射計算機斷層掃描（InSyTe FLECT/CT）應用聚焦
Karlheinz Pete研究團隊開發(fā)了靶向活化血小板特異性的免疫近紅外探針，并利用InSyTe FLECT/CT無創(chuàng)監(jiān)測動物體內血栓栓塞的診斷和治療作用。
Karlheinz Pete認為，無論是在研究血栓形成機制方面，還是在新型溶栓藥物的開發(fā)篩選方面。能夠非放射性、無創(chuàng)檢測血栓栓塞的三維熒光掃描成像技術，具有低成本和高靈敏度的特點，在臨床前心血管動物實驗中上發(fā)揮著重要作用。
期刊名稱：Theranostics
原文標題：A Unique Recombinant Fluoroprobe Targeting Activated Platelets Allows In Vivo Detection of Arterial Thrombosis and Pulmonary Embolism Using a Novel
Three-Dimensional Fluorescence Emission Computed Tomography (FLECT) Technology
作者：Bock Lim *，Karlheinz Peter ,et,al.
發(fā)表單位：Atherothrombosis & Vascular Biology, Baker IDI Heart and Diabetes Institute, Melbourne, Australia
發(fā)表時間：2017年2月
DOI：https://doi.org/10.7150/thno.18099
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