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【背景】骨肉瘤是最常见、高表达CXCR4、具有高肺转移率的原发恶性骨肿瘤。目前的解剖学成像手段并不能在分子水平早期诊断病变,如能研发一种新的具有CXCR4靶点特异性的分子成像模式,对骨肉瘤原位及肺转移病灶的早期诊断将大有裨益。【目的】利用CXCR4作为分子靶点研发一种近红外荧光分子成像造影剂,通过验证此造影剂与体内外骨肉瘤细胞的结合特性以及探测体内骨肉瘤肺部转移灶的可行性,为早期检测骨肉瘤及其肺转移灶提供一种新的分子成像工具。【方法】1.合成能够靶向CXCR4的肽段,并用IR-783近红外荧光染料标记的CXCR4靶点近红外造影剂CXCR4-IR-783。利用q RT-PCR、蛋白免疫印记实验以及免疫细胞荧光化学实验验证两种骨肉瘤细胞系(F5M2与F4)CXCR4的表达。通过慢病毒转染(sh RNA)建立CXCR4敲除的稳转F5M2骨肉瘤细胞系用于验证此造影剂特异性实验。利用近红外荧光共聚焦显微镜以及Kodak体内多光谱成像系统进行验证骨肉瘤细胞与此染料的结合实验。2.活体以及解剖后的裸鼠人骨肉瘤异种移植模型成像分别进行CXCR4-IR-783近红外荧光成像和(或)Micro CT成像。同时原位肿瘤以及解剖的器官和组织由H&E染色进行验证,并由免疫组织化学检测骨肉瘤CXCR4的表达。3.体内F5M2原位异种移植裸鼠模型的肺部转移灶探测由Micro-CT、CXCR4靶点近红外荧光成像以及18F-FDT PET完成。将动物解剖后,各主要器官以及肺组织再次进行近红外体外荧光成像。骨肉瘤的肺部转移灶最终由H&E染色进行验证,并由免疫组织化学检测其CXCR4表达。【结果】1.成功合成了一种CXCR4靶点的近红外荧光造影剂:CXCR4-IR-783。骨肉瘤细胞水平结合实验证实CXCR4-IR-783能够特异结合于表达CXCR4的骨肉瘤细胞。同时,CXCR4-IR-783与高表达CXCR4的骨肉瘤细胞结合表现出时间依赖性、剂量依赖性,且能够探测出数量仅为100个的F5M2细胞团。2.CXCR4-IR-783可被人骨肉瘤异种移植裸鼠模型中表达CXCR4的原位肿瘤细胞吸收及内化。其中高表达CXCR4的F5M2骨肉瘤荷瘤裸鼠获得的靶点背景比(4.87)约为低表达CXCR4的F4骨肉瘤荷瘤裸鼠(2.24)的两倍。同时,CXCR4-IR-783表现出从体内正常器官清除的时间依赖性。3.利用CXCR4-IR-783进行的近红外荧光成像可以探测到裸鼠原位种植F5M2骨肉瘤细胞4周后的自发性肺部转移灶,同时利用18F-FDG PET并不能探测到这些转移灶。【结论】通过利用CXCR4靶点特异性近红外造影剂CXCR4-IR-783进行近红外光学分子成像可以探测到CXCR4表达阳性的骨肉瘤原位病灶以及较早期的骨肉瘤转移灶。其可能成为探测骨肉瘤及其转移的一种具有潜力的分子成像手段。如将此种成像手段结合解剖学成像手段将可提高骨肉瘤的早期检出诊断率。