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上海交大劉盡堯團(tuán)隊(duì) Adv. Sci.：細(xì)菌活體探針的制備及成像與診斷應(yīng)用
2023-12-05  來(lái)源：高分子科技

  生物成像作為一種可視化和闡明生物體組織結(jié)構(gòu)和生理功能的重要技術(shù)，已廣泛用于實(shí)時(shí)精確診斷和監(jiān)測(cè)生物體生理和病理過(guò)程。現(xiàn)有的生物成像技術(shù)主要包括光學(xué)成像、超聲成像、光聲成像、磁共振成像(MRI)及正電子發(fā)射斷層掃描(PET)等，在疾病的初步診斷方面有著廣泛的應(yīng)用。生物成像技術(shù)由于其獨(dú)特的優(yōu)越性，也推動(dòng)了相應(yīng)生物成像探針的發(fā)展和普及，如光學(xué)探針、超聲探針、光聲探針和放射性探針。很大程度下，探針的靈敏度、特異度和響應(yīng)速度決定了成像的性能和效果。另外，探針可與治療試劑聯(lián)合使用，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)式實(shí)時(shí)成像和疾病診斷治療一體化。



  細(xì)菌可在多種體內(nèi)生物界面定植，特別是皮膚、鼻腔和口腔粘膜、胃腸道和生殖道，也可以靶向特定病變部位，如腫瘤和傷口。攜帶可成像信號(hào)分子的細(xì)菌借助其特有的運(yùn)動(dòng)性、可編輯性和靶向性等特點(diǎn)，廣泛用于不同疾病的生物成像與診斷，如細(xì)菌感染、癌癥和腸道相關(guān)疾病。由于細(xì)菌具有可修飾性，通過(guò)基因編輯或表面修飾，可以在其胞內(nèi)或表面引入不同信號(hào)分子。目前結(jié)合細(xì)菌與信號(hào)分子來(lái)制備細(xì)菌活體探針的主要方式包括生物學(xué)方法(如基因工程和代謝標(biāo)記)、化學(xué)修飾(如非共價(jià)鍵合和共價(jià)偶聯(lián))、細(xì)菌胞內(nèi)負(fù)載和光學(xué)操作。此外，還可利用細(xì)菌感知生理環(huán)境(如腸道)并遷移至病灶部位(如腫瘤和感染部位)的能力，使這些工程化細(xì)菌活體探針可主動(dòng)累積甚至有效定植于特定區(qū)域，為生物成像和疾病診斷提供獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。 



  上海交通大學(xué)劉盡堯研究員團(tuán)隊(duì)前期利用生物工程和化學(xué)方法發(fā)展了多種制備細(xì)菌活體探針的策略，進(jìn)一步以臨床需求為導(dǎo)向，探索了細(xì)菌活體探針在生物成像和疾病診療方面的應(yīng)用。近日，該團(tuán)隊(duì)在Advanced Science發(fā)表題為Bacteria-based living probes: preparation and the applications in bioimaging and diagnosis的綜述論文。該工作全面總結(jié)了細(xì)菌活體探針的制備及其在生物成像和疾病診療方面的最新進(jìn)展。作者首先介紹了細(xì)菌活體探針的制備策略，系統(tǒng)歸納了用于生物成像和診斷的不同探針類型，并展示了這些活體探針在診斷和治療不同疾病方面的潛力及目前所取得的進(jìn)展，特別是在細(xì)菌感染、癌癥和腸道相關(guān)疾病方面。最后，作者對(duì)細(xì)菌活體探針當(dāng)前研究所面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行了討論，并展望了利用它們來(lái)開(kāi)發(fā)下一代智能生物成像和診療一體化體系的巨大潛力。 



  課題組蔣和金博士后和曹湞萍副研究員為該論文共同第一作者，劉盡堯研究員為通訊作者，共同通訊作者包括曹湞萍副研究員和上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院周滟教授。該工作得到了科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、上海市科委探索者項(xiàng)目、上海市地方高水平大學(xué)創(chuàng)新科研團(tuán)隊(duì)、國(guó)家轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施(上海)基金和上海市教委-高峰高原計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。


  原文鏈接： https://doi.org/10.1002/advs.202306480

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