杨旗教授团队在《Advanced Science》上刊发封面文章阐释基于RGD多肽靶向的双光疗溶栓新方法
2019年7月,首都医科大学宣武医院放射科杨旗教授团队与北京化工大学刘惠玉教授团队合作在《Advanced Science》(IF: 15.8)上发表题为“Metal–Organic‐Framework‐Derived Carbon Nanostructures for Site‐Specific Dual‐Modality Photothermal/Photodynamic Thrombus Therapy” 的研究成果,被选为当期封面文章。研究团队构建了一种新型靶向性有机骨架衍生的类卟啉结构介孔碳球纳米材料,在近红外光介导下于血栓局部进行能量转化,通过7.0T磁共振成像证实其对血栓局部的纤维蛋白等结构产生选择性破坏,实现有效的双模态溶栓。硕士研究生张凤荣和刘玥宏为并列第一作者,杨旗教授与北京化工大学刘惠玉教授为共同通讯作者。
众所周知,血栓相关疾病(如缺血性卒中、急性心肌梗死、深静脉血栓形成等)致死率高、致残率高,目前以纤维蛋白溶解药物为代表的溶栓药广泛应用于临床,但该类药物溶栓后常存在致命的出血风险,是现有临床应用的一大局限。因此,寻找更精准、同时相对安全有效的溶栓方法,对于降低溶栓出血风险并改善溶栓治疗预后具有重要意义。纳米生物材料不仅具有异于普通材料的光、电、磁、热、机械性能,并且还可作为纳米尺度的分子载体,被合理地设计及改装。有研究显示,纳米材料能在近红外光照射下通过Landau阻尼效应使晶格震动加剧,将光能转化为热能并对材料邻近分子蛋白结构产生破坏。近期,有研究报道该机制能破坏离体纤维蛋白凝块架构,从而有望用于溶栓治疗,但如何利用纳米生物技术精准地在血栓部位发挥效应、并保证其相对生物安全性,是一个值得深入研究和探索的问题。
杨旗教授团队及刘惠玉教授团队通过开展“医工交叉”合作,针对目前临床溶栓治疗的弊端,使用能靶向结合活化血小板的精-甘-天冬氨酸(Arg-Gly-Asp, RGD)肽偶联纳米材料,在近红外光照射下实现双模态溶栓,显著提高了生物安全性及溶栓效应。通过在体实验证实,RGD靶向的合成纳米材料可主动结合GPIIb/IIIa受体,再通过近红外光在血栓位点进行能量转化,使纤维蛋白骨架结构及红细胞等重要血栓组成成分崩解,从而实现有效溶栓,7.0 T 高场磁共振在体成像显示,该疗法在下肢血栓模型中再通率达到87.9%。此外,该研究还发现双光疗可同时抑制血小板III因子活性,从而发挥潜在的抗原位血栓再形成的作用。上述结果表明,该策略是一种无创、有效的溶栓方案。
本研究构建了一种针对血栓局部纤维蛋白的新型纳米材料,提出了创造性的溶栓策略,并在动物体内实现了对血栓的精准靶向治疗,展现了纳米生物科技在心脑血管疾病治疗领域、特别是血栓相关疾病中的潜在应用价值,为临床上开展基于纳米材料的血栓精准治疗提供了科学依据。
杨旗,首都医科大学宣武医院放射科主任医师,教授,博士研究生导师。兼任国际心脏磁共振协会Fellow、国际医学磁共振学会Junior Fellow、中华放射学会心胸专委会资深委员等学术职务,并担任《European Journal of Radiology》及《The International Journal of Cardiovascular Imaging》杂志编委。为国家自然科学基金委优青,国家万人计划“青年拔尖人才”,教育部新世纪优秀人才,北京市科技新星。擅长心脑血管疾病影像学,在《JACC》、《Circulation: Imaging》、《Stroke》、《JCMR》等杂志发表SCI论文60余篇,获国家发明专利5项。主持国自然重大研究计划、“十三五”国家重点研发计划、北自然重点等10余项科研项目。曾荣获国际血管成像联盟青年研究奖等学术奖项。