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生物发光BiGlu实时监测肿瘤代谢

日期: 2019年05月22日


    

生物发光BiGlu实时监测肿瘤代谢

 

一只肿瘤带有荧光素酶标记的老鼠。表达荧光素酶的肿瘤是从病人身上采集的肿瘤样本,再用荧光素酶化学标记,荧光素酶是一类生成生物发光的氧化酶。这些被标记的细胞在小鼠体内生长,使科学家得以了解癌症的基本生物学和有效的癌症治疗发展。

 

接下来,向老鼠体内注射一种不易分解的化合物。24小时后,注入第二种化合物,目的是仅在非常特殊的条件下与第一种化合物反应。

 

这两种化合物之间的反应发光,就像萤火虫一样,定位在表达荧光素酶的肿瘤代谢糖的地方。将一个CCD摄像机传感器对准身体,你就能看到肿瘤代谢水平的快照。光的产生量与代谢糖的量成正比。

 

领导这项研究的生物有机化学和分子成像实验室的化学家Elena Goun解释说:“我们想开发一种工具来帮助创造更有效的癌症治疗方法。新成像技术使我们能够实时定量肿瘤代谢了多少糖,从而提供有关肿瘤代谢状态和可能剥夺肿瘤主要能量来源的药物类型的宝贵信息。”

 

工作原理:从萤火虫到癌症成像

 

Goun和她的团队从萤火虫发光的方式中找到灵感,并将其与化学生物学的一个分支,点击化学(click-chemistry)结合起来,生物相容分子被设计成专门“点击”在一个定制的反应中,使其在活有机体的复杂环境中直接发生。

 

癌症有很高的代谢率,它消耗大量的糖。这一过程对癌症的生长和转移很重要,但由于缺乏在整个生物体水平上起作用的非侵入性工具,因此人们对这一过程的理解仍然很差。

 

Goun的想法是设计两个点击分子,一个是糖,另一个是“笼状”荧光素,萤火虫中的发光化合物。

 

一旦点击标记的糖被肿瘤吞噬,它会通过点击反应与这个“笼状”的荧光素反应,产生与进入细胞的糖量成比例的生物发光光。她称她的生物发光成像技术为BiGluc,即“生物发光葡萄糖”。

 

BiGluc可以用来了解不同肿瘤的代谢需求,为新的、有效的治疗开辟新途径。

 

BiGluc在癌症代谢和药物开发的临床前成像中的应用

 

“我们的新型光学成像技术具有很高的临床适用性和许多优势,”Goun说。“它是非放射性的,高灵敏度和可量化的,试剂稳定,可观察发光时间长达很多小时。”

 

由于其多功能性,BiGluc还可以扩展到癌症以外的许多其他重要人类病理学的功能失调细胞,其中代谢变化起着关键作用,如糖尿病、神经退行性疾病、非酒精性脂肪性肝炎等等。

 

Goun说:“这些结果令人兴奋的是,我们已经为开发一种用于量化许多重要代谢产物摄取的超灵敏成像平台奠定了基础,这些代谢产物在多种人类疾病中起着核心作用,目的是创造更有效的治疗方法。”

 

原文检索:Direct interaction of whole-inactivated influenza A and pneumococcal vaccines enhances influenza-specific immunity

 

转载标题:生物发光BiGlu实时监测肿瘤代谢

 

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