本文要點：作者開發(fā)了一款新型多肽CP,，可靶向腫瘤干細胞標志物CD133,，將其與近紅外熒光探針偶聯(lián)后（CP-IRT），該探針在小鼠體內實現(xiàn)了有效地腫瘤靶向,，其腫瘤與正常組織的信噪比大于8，此外,，得益于多肽的修飾,，該探針可以在6小時內被腎臟代謝87%。

基于配體-受體介導的分子識別腫瘤生物標志物靶向探針在體內成像,、癌癥早期診斷和靶向治療方面越來越受到人們的關注,，作為小分子界面配體，多肽具有細胞穿透性,，低免疫原性,，高生物相容性和易于合成的特點。如今,，可以生產(chǎn)具有特定結合特性的肽,，使其具有與多種靶標（包括癌癥生物標志物蛋白）的結合特性。與抗體相比,，多肽可以提供相似的高親和力和選擇性,，而無需復雜的結構，并且在較小的尺寸和更快地從體內清除方面具有優(yōu)勢，多肽也可用于與抗體不兼容的有機溶劑中的化學反應,。研究表明,，在NIR-II窗口（1000-1700 nm）中發(fā)射更長波長的熒光探針可以從減少的光散射中受益，從而可以使生物組織的成像深度更深,。NIR-II熒光成像還受益于組織自發(fā)熒光的減少,，在亞厘米成像深度具有高信噪比的情況下還可以提高空間分辨率。到目前為止,，NIR-II熒光團已包括無機納米材料（碳納米管,，量子點和稀土納米顆粒）以及聚合物或脂質體包裹的疏水有機染料，這些納米探針缺乏快速排泄的能力,?；诩{米粒子的NIR-II顯像劑大部分保留在肝臟和脾臟中，并通過糞便途徑緩慢排出,，較長的保留時間導致了長期的安全隱患,。基于以上,，作者開發(fā)了一款新型肽CP(圖1a)用于靶向腫瘤標志物CD133受體,，與D-A-D型染料通過點擊化學偶聯(lián)后，可以快速通過腎臟排泄,。

圖1：a）CP的化學結構：b）對CD133進行CP的SPRi檢測,；c）CP配體和CD133受體的分子對接模擬示意圖；d）FITC標記的CP（綠色通道）和PE標記的CD133抗體（紅色通道）與HT-29細胞核指示劑Hoechst33342（藍色通道）共定位,。

作者首先研究了探針的細胞成像性能,。利用等離子體金芯片，作者驗證CP-IRT探針的CD133的靶向性,，如圖2a所示,，CD133陽性細胞系HT-29和U87MG細胞熒光均強于CD133陰性細胞系HEK293T，這表明CP-IRT探針對CD133的親和力較高,，體外細胞成像進一步證實了這個結論（如圖2b所示）,。

圖2：a）等離子體金芯片法用于檢測CP-IRT的靶向性能；b）CP-IRT對CD133陽性細胞系HT-29和U87MG以及CD133陰性細胞系HEK293T細胞成像實驗,。

作者隨后進行了動物體內成像實驗,。利用HT-29移植瘤小鼠模型，尾靜脈注射探針后,，在初始階段便可以觀察到小鼠的血管（圖3a）,，在兩小時后，腫瘤/正常組織信噪比達到大（T/NT≈8.3）,，而不修飾靶向肽的Free-IRT探針則不能有效富集于腫瘤組織（圖3d）,，預先注射阻斷劑量的CP肽使得CD1333受體被飽和,，隨后注射探針，同樣在兩小時成像時發(fā)現(xiàn)腫瘤的熒光信號降低,，這說明CD133受體被飽和,。

圖3：a）靜脈注射CP-IRT并在808 nm激光激發(fā)下，利用1200 nm長通濾光片對CD133+腫瘤小鼠在不同時間點進行成像,；b）荷瘤的C57BL/6小鼠的光學數(shù)碼照片,，藍色邊框是NIRⅡ成像視圖；c）注射CP-IRT后2h整個小鼠體內的熒光強度分布圖,，包括肝臟和腫瘤,；d）CP-IRT與Free IRT的T/NT信噪比隨時間變化的曲線；e）僅由CP肽阻斷后,，對CP-IRT注射后第2h進行NIR-II成像,。

作者對探針的排泄行為進行研究。在注射探針后,，NIRⅡ成像顯示大多數(shù)探針由膀胱排泄,，如圖4a所示，在第370s時膀胱顯示出熒光信號,，在150s時可以觀察到小鼠兩個尿道的熒光信號（圖4b）,，從而實現(xiàn)了尿道無創(chuàng)成像，為未來研究動物尿道疾病提供了工具,。作者對比了多肽偶聯(lián)探針與抗體偶聯(lián)探針的腎臟排泄性能,。作者將CP-IRT的排泄行為與蛋白質和抗體偶聯(lián)的IRT的排泄行為進行了比較，相對于分子量約100 kDa的肽,，抗體是大型的功能蛋白,。作者發(fā)現(xiàn)IRT染料與抗體和較小的蛋白質（如牛血清白蛋白（BSA））結合可導致肝臟高攝取而無腎臟排泄（圖4c）。動態(tài)光散射測量（圖4d）顯示CP-IRT尺寸約為5 nm（在腎臟排泄范圍內）,，而BSA-IRT尺寸約為25 nm,，遠高于腎臟濾過界限。因此,，具有小的有機NIR-II染料的多肽偶聯(lián)探針顯示出從主要器官中快速清除的優(yōu)勢，而沒有在RES系統(tǒng)中長期保留的問題,，而這通常是用抗體染料探針或基于納米顆粒的熒光團所常見的,。

圖4：a）靜脈注射CP-IRT后仰臥位小鼠的視頻速率NIR-II成像（1200 nm LP，200 ms）,；b）注射CP-IRT后進行高分辨尿道成像,；c）靜脈內注射蛋白結合型IRT后對仰臥位的小鼠的視頻速率NIR-II成像（1200 nm LP，200 ms）,；d）IRT,，CP-IRT和蛋白質-IRT的動態(tài)光散射測量