【MaterialsView China】中科院苏州纳米所张智军团队View：金纳米粒子用于干细胞体内CT示踪研究进展

发布时间：2021-8-16

       干细胞具有迁移和归巢到损伤部位、分泌细胞因子以及分化为靶细胞的潜能，因此在再生医学等领域具有广泛的应用前景。然而，移植干细胞在体内的分布、迁移、存活以及分化等生物学行为尚不清楚，严重影响了干细胞疗法的临床应用。因此，研发能够准确、无创、动态监测体内移植干细胞行为状态的可视化影像技术，对于推动干细胞的基础研究和临床应用至关重要。

       针对上述挑战与需求，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所张智军研究团队近年来设计构建了一系列新型金纳米粒子CT示踪剂，结合生物发光等示踪技术，实现了干细胞的长时程、高灵敏度、稳定的活体示踪，并初步考察了肺纤维化等疾病治疗过程中移植干细胞的作用机制，取得了一些重要进展。最近该团队应邀为View撰写了干细胞示踪相关综述文章（DOI: 10.1002/VIW. 20200119），作者基于自己的相关工作积累，结合最新文献分析，系统总结了近年来基于金纳米粒子的CT成像技术在干细胞示踪中的最新应用进展，重点介绍了多功能金纳米粒子基CT示踪剂的理性设计及其用于干细胞多模态示踪策略，探讨了如何提高金基纳米示踪剂的CT成像性能，阐明治疗过程中干细胞的作用机制。此文最后讨论了金基纳米材料干细胞CT示踪技术研究的挑战，并展望了其未来发展方向。

       本文共同第一作者为课题组黄洁副研究员和博士生鲍红英，通讯作者为张智军研究员。相关工作是在国家重点研发计划“干细胞与转化研究”专项（2017YFA0104301）以及国家自然科学基金（81801769）等项目支持下完成的。

       计算机断层扫描（Computed Tomography, CT）成像技术具有时空分辨率高、组织穿透度深、成本低、扫描时间短等优点，是最常见的临床诊断手段之一。CT也被广泛用于肿瘤、组织损伤等疾病治疗过程中的干细胞示踪研究。但是，与磁共振成像和光学影像技术相比，CT示踪技术存在检测灵敏度低、图像对比度差等缺点。为了克服这些局限性，研究人员通常采用具有高X射线衰减性能的钨、碘、金基示踪剂来标记移植干细胞，以增强其CT显影效果，提高干细胞在体内的可视化效果。其中金纳米粒子因具有良好的生物相容性、稳定的理化性质、易于化学合成和功能化等优点，被认为是一种理想的干细胞CT示踪剂。更重要的是，与其他示踪剂相比，在相同浓度下金纳米粒子表现出更高的X射线衰减能力。此外，基于金纳米粒子的CT成像技术还可以与磁共振成像 （MRI）、荧光成像（FL）、生物发光（BL）、和光声成像（PA）等其他成像方式相结合，以克服单一成像技术的不足，为移植干细胞提供更丰富更精准的信息。

       综上，基于金纳米粒子的干细胞CT示踪剂研发取得了显著进展。研究表明，通过金纳米示踪剂标记的移植干细胞的长时程、精准CT活体示踪，并结合其他生物影像手段，有利于全面、深刻理解疾病治疗过程中干细胞的作用机制，指导干细胞的有效、安全治疗，加快干细胞疗法在临床的广泛应用，为众多患者带来新的希望。