三维活体成像应用：利用荧光探针非侵入性检测动脉血栓和肺栓塞的形成
研究人员利用FeCl3诱导颈动脉血栓，评估探针在体内的诊断成像，并通过光学成像，监测血栓形成和药物治疗效果。InSyTe FLECT/CT被用于研究血栓性疾病的发病机制，同时使用非放射性探针，具有低成本和高灵敏度的优势，在临床应用中具有良好的应用前景。相关研究成果发表在《Theranostics》（IF：11.600）.
研究背景
临床前试验是开发新药的基础，在这一过程中，研究人员通常采用小动物活体成像技术，以研究靶分子在体内的生物分布。随着光学技术和荧光探针设计的进步，这种方式正在临床前成像中成为主要方法。
作者首次使用三维光学成像设备，通过特异性荧光探针检测血栓形成过程中活化的血小板。血小板能够促进凝血以维持血管完整性。通过血小板表面的特异性单链抗体(scFv)片段(GPIIb/IIIa)，可以将靶向活化血小板的分子探针用于体内成像，作者先前已经将这种单链抗体应用于各种分子成像模式，如超声成像、PET和MRI。
在本次研究中，作者开发了靶向scFv活化血小板近红外荧光探针，基于FLECT成像技术评价其诊断血栓形成和溶栓药物药效作用。
部分实验结果
颈动脉血栓形成FLECT/CT成像
将小鼠左颈动脉血管暴露接触氯化铁，诱导血栓形成。随后注射Targ-Cy7或Mut-Cy7荧光探针，45分钟后在FLECT成像设备上扫描，可视化小鼠体内的近红外荧光三维分布。随后立即进行X射线计算机断层成像(CT)，以确定小鼠的解剖结构，从而捕获荧光信号的体内精确定位。
结果表明，注射Targ-Cy7荧光探针后能够清晰检测到血栓(图1B)。该信号定位于小鼠的左侧颈动脉血管。
对血栓所在的感兴趣区域的荧光强度进行定量，与Mut-cy7荧光探针在小鼠体内的弱信号相比，Targ-Cy7荧光探针能够显著提高检测到的信号强度(图1C)。证明了FLECT成像设备检测体内血栓的能力。
作者随后对颈动脉血管进行组织病理分析，以确认所有小鼠(Targ-Cy7和 Mut-Cy7)左侧血管存在血栓，而右侧血管健康无血栓(图1D)。每条左颈动脉中检测到的Targ-Cy7 FLECT信号与其血栓重量呈显著正相关(图1E，p =0.0006，r = 0.9807)。
图1颈动脉血栓形成FLECT/CT成像闭塞性血栓形成FLECT/CT成像
除了上述的非闭塞性血栓形成模型，作者利用FLECT/CT检测Targ-Cy7在完全闭塞的血栓模型成像(图2)。
然而，在全闭塞模型中，检测到的体内FLECT和离体信号均低于在非闭塞血栓中观察到的信号。并且荧光信号与相应的血栓重量之间没有显著相关性。
这些数据表明，Targ-Cy7与完全闭塞血栓的结合较少，可能是由于血液循环受到限制，使荧光探针不能被均匀携带至所有血栓区域。
溶栓治疗效果FLECT/CT成像
为了证明 FLECT/CT 成像设备具备治疗效果监测能力，颈动脉血栓小鼠模型注射Targ-Cy7，并在整合素联合抗血小板溶栓在治疗前、后进行扫描(图3A)。
正如预期的那样，FLECT/CT在治疗前检测到小鼠左颈动脉血栓中Targ-Cy7荧光探针的积聚。在初始扫描之后，小鼠接受治疗以破坏形成的血栓，并利用FLECT/CT 再次成像。
治疗后的扫描结果显示，在血栓区先前检测到的Cy7-NIR信号消失，提示这种溶栓治疗策略的有效性。
作者随后使用两个治疗组的受损血管的离体成像和组织学分析证实了这一点(图3B)。
肺栓塞FLECT/CT成像
在FLECT/CT 成功诊断氯化铁动脉血栓形成模型后，作者进一步确定 FLECT/CT能否发现静脉血栓引起的肺栓塞。静脉血栓是常见的死亡原因，临床上难以诊断，这显然需要更好的非侵入性成像技术。
小鼠静脉注射栓塞剂诱导血小板活化和形成，停留在肺微血管中的血栓，导致肺栓塞。注射凝血素后观察小鼠呼吸困难，注射荧光探针45分钟后。然后在FLECT/CT成像设备上扫描小鼠。
使用Targ-Cy7荧光探针小鼠诊断为肺栓塞（图4），由于肺在正常CT扫描上没有形成对比，因此在安乐死后将造影剂灌注到器官中，并对小鼠进行重新扫描，以确保检测到的FLECT信号确实定位于肺（图3A，底部）。
对感兴趣区域的定量分析显示，Targ-Cy7小鼠的荧光信号水平明显高于其对照组-荧光探针，（p=0.0286）（图4B）。进一步的体外实验和对肺的组织学分析证实，这些信号与肺中的血栓有关（图4C）
三维荧光发射计算机断层扫描（InSyTe FLECT/CT）应用聚焦
Karlheinz Pete研究团队开发了靶向活化血小板特异性的免疫近红外探针，并利用InSyTe FLECT/CT无创监测动物体内血栓栓塞的诊断和治疗作用。
Karlheinz Pete认为，无论是在研究血栓形成机制方面，还是在新型溶栓药物的开发筛选方面。能够非放射性、无创检测血栓栓塞的三维荧光扫描成像技术，具有低成本和高灵敏度的特点，在临床前心血管动物实验中上发挥着重要作用。
期刊名称：Theranostics
原文标题：A Unique Recombinant Fluoroprobe Targeting Activated Platelets Allows In Vivo Detection of Arterial Thrombosis and Pulmonary Embolism Using a Novel
Three-Dimensional Fluorescence Emission Computed Tomography (FLECT) Technology
作者：Bock Lim *，Karlheinz Peter ,et,al.
发表单位：Atherothrombosis & Vascular Biology, Baker IDI Heart and Diabetes Institute, Melbourne, Australia
发表时间：2017年2月
DOI：https://doi.org/10.7150/thno.18099
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