近日，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院合成生物學(xué)研究所嚴飛研究員團隊最新成果以“Ultrasound Molecular Imaging of Epithelial Mesenchymal Transition for Evaluating Tumor Metastatic Potential via Targeted Biosynthetic Gas Vesicles”為題在線發(fā)表于材料科學(xué)知名期刊Small (IF：15.3)。該工作利用生物合成的納米氣囊實現(xiàn)了對腫瘤上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）動態(tài)變化的超聲分子成像，為評估腫瘤轉(zhuǎn)移潛力提供了新方法。  

　　深圳先進院合成所嚴飛研究員為該文章的通訊作者，合成所碩士研究生郝永勝，深圳市第二人民醫(yī)院李振洲醫(yī)師，深圳大學(xué)碩士研究生羅靜娜為該文章的共同第一作者。 

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　　上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（Epithelial Mesenchymal Transition，EMT）是驅(qū)動腫瘤轉(zhuǎn)移的重要因素。研究表明，EMT演變過程中伴隨著多種分子標志物的變化，其中“鈣黏蛋白轉(zhuǎn)換（Cadherin Switch）”是最典型的分子變化：腫瘤細胞表面E-鈣黏蛋白（E-cadherin，E-cad）的表達逐漸下調(diào)，而N-鈣黏蛋白（N-cadherin，N-cad）的表達逐漸上調(diào)。在這一過程中，腫瘤細胞逐漸失去上皮特征，獲得間質(zhì)表型，促使腫瘤細胞的侵襲轉(zhuǎn)移能力增強。因此，實現(xiàn)對腫瘤EMT變化的檢測對于評估腫瘤轉(zhuǎn)移潛力具有重要意義。超聲成像作為一種成像深度高、性價比高的醫(yī)學(xué)影像方法已被廣泛應(yīng)用于臨床。近年來，微生物合成的納米級氣體囊泡（Gas vesicles, GVs）為實現(xiàn)腫瘤血管外腫瘤細胞標志物的無創(chuàng)在體超聲分子成像檢測提供了可能。 

　　這項工作中，研究團隊首先評估了GVs的腫瘤血管滲透能力，與微米級的磷脂微泡對比，GVs能夠通過腫瘤血管內(nèi)皮間隙，進入血管外腫瘤組織中并實現(xiàn)超聲造影成像。隨后研究團隊利用GVs構(gòu)建了靶向E-cad/N-cad的超聲分子成像探針E-cad-GVs/N-cad-GVs，并測試了其與不同EMT狀態(tài)下腫瘤細胞的粘附能力，結(jié)果表明，E-cad-GVs/N-cad-GVs與細胞的結(jié)合效率取決腫瘤細胞的EMT狀態(tài)（圖1）。  

　　為了實現(xiàn)對腫瘤EMT變化的在體檢測，研究團隊對處在不同EMT狀態(tài)的早期荷瘤小鼠和晚期荷瘤小鼠通過尾靜脈注射了E-cad-GVs/N-cad-GVs超聲分子探針，并對腫瘤進行超聲分子成像檢測。結(jié)果顯示，超聲分子成像可以成像早期和晚期腫瘤不同的EMT狀態(tài)，其結(jié)果與傳統(tǒng)免疫組織化學(xué)染色檢測的E-cad/N-cad表達水平十分吻合（Pearson r：0.83），表明基于E-cad-GVs/N-cad-GVs的超聲分子成像可用于評估腫瘤EMT變化（圖2）。最后，研究團隊進一步分析了腫瘤EMT變化的成像結(jié)果與腫瘤轉(zhuǎn)移情況相關(guān)性，進一步評估了基于E-cad-GVs/N-cad-GVs的超聲分子成像評估腫瘤轉(zhuǎn)移潛力的可行性（圖3）。

    該工作獲得了國家科技部重點研發(fā)計劃項目、國家自然科學(xué)基金面上項目、深圳市科創(chuàng)委以及深圳合成生物學(xué)創(chuàng)新研究院等項目的支持。 

圖1. E-cad-GVs/N-cad-GVs探針與不同EMT狀態(tài)腫瘤細胞的黏附效果

圖2. E-cad-GVs/N-cad-GVs探針成像早期和晚期腫瘤EMT狀態(tài)的結(jié)果  

圖3. 超聲分子成像信號及免疫組化信號與腫瘤肺轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)的相關(guān)性分析