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研究目的:本研究以核酸银(DNA-Ag)为载体,构建偶联葡萄糖转运蛋白1(GLUT1)、锰离子(Mn), 荧光染料Cy5.5制备GLUT1-Ag@Mn纳米探针,探讨其在胰腺癌 MRI 诊断中的应用;链接特异性沉默 HIF-1α的 siRNA 制备GLUT1-Ag@Mn-siRNA纳米探针,评价其在肿瘤放疗增敏中的价值。 研究方法:以单链DNA为模板合成核酸银纳米簇,通过碱基互补配对及静电吸附偶联 GLUT1 核酸适配体及 Mn 离子,在其表面连接荧光染料制备GLUT1-Ag@Mn纳米探针;透射电镜检测纳米探针的均匀性及分散性;取小鼠新鲜眼球血,通过溶血实验检测不同浓度纳米探针的溶血百分比;将小鼠成纤维细胞( MEF )、人胰腺癌细胞( PaTu8988、SW1990 )与一定浓度梯度的GLUT1-Ag@Mn纳米探针(0、0.1、0.5、1、2 μmol/L)共孵育72h,采用CCK-8检测纳米探针的毒副作用;通过HE染色检测GLUT1-Ag@Mn纳米探针对重要脏器(肝脏,肾脏,心脏等)毒副作用;激光共聚焦显微镜观察GLUT1-Ag@Mn纳米探针对不同胰腺癌细胞的靶向作用;3.0T核磁共振成像(MRI)在体外与体内检测胰腺癌细胞对纳米探针的特异性摄取及其对T1加权成像(T1WI)的信号增强效应;链接siRNA制备GLUT1-Ag@Mn-siRNA纳米探针,应用qRT-PCR 和Western-Blot 检测GLUT1-Ag@Mn-siRNA纳米探针的干扰效果;利用增殖实验、克隆形成实验、细胞侵袭实验、流式细胞检测技术及体内实验检测GLUT1-Ag@Mn-siRNA纳米探针在细胞水平及裸鼠体内的放疗增敏作用。 研究结果:透射电镜提示GLUT1-Ag@Mn纳米探针水溶性好、分散性高,粒径小于10nm、具有较好的均一性。溶血实验结果提示:与对照组相比,不同浓度的GLUT1-Ag@Mn纳米探针(0、0.1、0.5、1、2 μmol/L)均无明显溶血反应,只有在达到3μmol/L 时发生溶血;CCK-8检测提示随着纳米探针的浓度增加至2 μmol/L时,小鼠成纤维细胞及人胰腺癌细胞的细胞活力仍然大于90%,组间差异无统计学意义(P>0.05);HE染色结果显示,心肝肾等均未见坏死及纤维化等表现,提示GLUT1-Ag@Mn纳米探针无明显的长期毒副作用。激光共聚焦检测提示高表达GLUT1的PaTu8988细胞摄取纳米探针明显高于其他胰腺癌细胞(SW1990),证明纳米探针具有很好的靶向性;MRI T1WI体外检测提示, GLUT1-Ag@Mn纳米探针能够特性靶向高表达GLUT1的 PaTu8988细胞,且随着浓度增加,T1WI信号强度增高;体内实验MRI结果同样提示GLUT1-Ag@Mn纳米探针能够靶向到肿瘤部位,肿瘤部位的T1WI信号强度明显增强。qRT-PCR和 Western-Blot 实验证明GLUT1-Ag@Mn-siRNA纳米探针在蛋白水平及RNA水平都有明显的干扰效果;通过联合放射治疗,CCK-8检测结果显示 GLUT1-Ag@Mn-siRNA纳米探针联合放射治疗能明显抑制人胰腺癌PaTu8988细胞增殖,PaTu8988 细胞的生存分数显著下降至 20.5%(P<0.05);流式细胞术检测结果显示,GLUT1-Ag@Mn-siRNA纳米探针联合放射治疗后,PaTu8988细胞凋亡数占总细胞数的比例明显增加,达29.84%(P<0.01);细胞侵袭实验结果提示GLUT1-Ag@Mn-siRNA纳米探针联合放射治疗后,PaTu8988细胞穿过BD胶的数量明显少于单纯放疗组和对照组;克隆形成实验结果提示 GLUT1-Ag@Mn-siRNA纳米探针联合放射治疗组形成的细胞集落数量及大小均明显小于单纯放疗组及对照组;体内实验结果显示,对照组的荷瘤鼠的肿瘤体积明显增长,单纯放疗组的肿瘤体积增长受抑制,比对照组小48%; GLUT-Ag@Mn-siRNA 和放疗联合治疗能明显抑制肿瘤生长,体积比对照组小66%。结论:本研究制备的GLUT1-Ag@Mn纳米探针粒径小、分布均一、毒性低,可以特异性的靶向检测高表达GLUT-1的胰腺癌细胞,有望为胰腺癌特异性诊断提供依据,同时链接siRNA的GLUT1-Ag@Mn-siRNA纳米探针可以通过下调HIF-1α的表达从而增加乏氧肿瘤对放疗的敏感性,GLUT1-Ag@Mn-siRNA探针有望成为一种新型的诊疗一体化探针。