光声成像中，体内血红蛋白分子产生强烈的背景信号，导致其他分子成像的灵敏度和特异性受到很大局限，这些分子被淹没在血液中血红蛋白分子造成的强背景中。具有光开关特性的基因编码蛋白是解决该问题提供了一种思路。这种蛋白能够在“开”“关”两种状态成像，通过差分的方法有效去除血液背景。但该方法至今难以得到实际应用，只在概念层面展现出差分成像的效果。
近日，中国科学院深圳先进技术研究院团队与美国德克萨斯大学奥斯汀分校科研团队合作在《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》杂志上发表题为“Background-suppressed tumor-targeted photoacoustic imaging using bacterial carriers”的文章，实现了活体深层组织肿瘤靶向零背景光声成像。
本项工作中，研究人员提出一种名为“GPS”的策略，为基因编码开关蛋白真正走向活体应用提供了思路。在“GPS”方法中，“G”代表基因编码开关蛋白（Genetically Encoded Switchable Protein），“P”代表光声成像（Photoacoustic Imaging），“S”代表合成生物学（Synthetic Biology）。研究人员设计合成出F469W基因编码蛋白，利用遗传编码规则，将该蛋白基因质粒转染到一种大肠杆菌中，利用该细菌对肿瘤缺氧微环境的靶向特性，将开关蛋白基因靶向递送至肿瘤区域，实现基因蛋白定向表达。“GPS”方法能够精准定位肿瘤，在深层组织中实现背景噪音抑制的肿瘤靶向光声成像。该方法为细菌等活细胞在体光声成像提供了全新范式，可通过光开关蛋白信号差分策略，消除血液背景干扰，提升目标检测灵敏度和特异性，并利用细菌载体靶向归巢能力，为肿瘤内基因药物可视化提供新手段。
论文链接：
https://www.pnas.org/content/119/8/e2121982119
注：此研究成果摘自《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》杂志，文章内容不代表本网站观点和立场，仅供参考。