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构建病毒棘突蛋白受体结合域新型核素探针

2021-12-28 14:13     来源:放射药物科学     放射性核素核医学
2021年11月22日,北京大学肿瘤医院核医学科杨志、朱华团队在Nature 出版集团旗下 Acta Pharma Sinica 期刊(国产期刊,中科院分区医学1区,药学1区)在线发表了题为:“SARS-CoV-2 receptor binding domain radio-probe: a non-invasive approachfor angiotensin-converting enzyme 2 mapping in mice”的研究论文。报道团队依托固体靶PET 核素研制优势,开发基于病毒的棘突蛋白受体结合域(receptor binding domain, RBD)核素探针的初步研究成果。

本研究,选用无感染风险、有生物学活性的RBD,开发出直接、快速、高标标记的碘-124(124I)标记RBD分子探针。利用正电子发射型计算机断层显像(PET)分子影像高灵敏度、定量分析的优势,对正常小鼠及模型鼠进行分子显像的研究。

图:124I-RBD和 [124I]-NaI探针在灌肺4小时候的Micro-PET分子影像。1. 2. 3. 分别为甲状腺,肺部及胃组织。

世界卫生组织公布的资料显示,传染病的发病率和死亡率在所有疾病中占据第一位。尽管人类已经对这些病毒形态、结构、感染性等重要参数充分了解,但依然无法有效对抗病毒。

SARS-CoV-2感染的第一步是进入人体细胞。SARS-CoV-2 和 SARS-CoV 具有共同的祖先,类似于蝙蝠冠状病毒 HKU9-1,这些冠状病毒具有非常相似的刺突蛋白三维结构,被认为与人类细胞受体血管紧张素转化酶2(ACE2)具有很强的结合性。SARS-CoV-2通过刺突蛋白RBD与ACE2结合而感染人呼吸道上皮细胞,并进一步感染人肺组织等器官。重组刺突蛋白RBD可与ACE2特异性结合,是病毒侵入细胞通路的关键。

团队曾经以新冠病毒入侵人体的关键—人体血管紧张素转换酶2(ACE2)为靶点,开发出HZ20系列PET探针,无创、实时监测人体ACE2分布(Advanced Science. 2021, 8, 2100965.)。

此次研究中,团队选用无感染风险、有生物学活性的RBD开发ACE2靶向 124I-RBD探针,其特点在于可通过PET 成像技术在体实现RBD的体内代谢和ACE2表达定量分析。获得新探针后,利用PET分子影像高灵敏度、定量分析的优势,对正常小鼠及ACE2高表达的肿瘤模型鼠进行PET显像研究。结果显示,探针主要通过肝脏及肾脏代谢,代谢较快,体内残留较少。基于肺组织内ACE2表达数据,团队开利用肺内给药的方式,将适量的124I-RBD通过气管导管注射到肺内,通过肺部吸收,观察其体内的代谢及分布,结果显示,该探针在肺部滞留4小时以上。表明124I-RBD探针和肺部活体组织表面受体具有较长的作用时间。

该研究首次实现了病毒RBD的固体靶核素标记,并获得124I-RBD核素探针。与免疫诊断、免疫荧光、显微镜检查、微生物培养和其它分子技术(核酸扩增和质谱)等传统感染诊断技术相比,PET分子成像具有实时和非侵入性的优势。有望为病毒精准防治提供新思路。

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