[发明专利]一种光学分子成像报告基因及其用途

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，更具体地，本发明公开了一种光学分子成像报告基因及其用途。

背景技术

肿瘤转移是恶性肿瘤的主要特征之一，是导致恶性肿瘤患者死亡的首要因素。虽然现阶段对恶性肿瘤的检测与治疗均有了长足进步，但肿瘤转移对患者来说无疑是一场致命的灾难。而近年来研究表明，上皮间质转化(Epthelial-Mesenchymal Transition，以下简称EMT)是恶性肿瘤发生侵袭和远处转移的关键步骤。EMT是指上皮细胞通过特定程序转化为具有间质表型细胞的生物学过程。通过EMT，上皮细胞失去了细胞极性，也失去了与基底膜连接等上皮表型，同时获得了较高的迁移与侵袭、抗凋亡和降解细胞外基质的能力等间质表型。因而，阐明调控恶性肿瘤细胞发生EMT的分子机制，明确EMT在恶性肿瘤发生、发展和转移过程中的意义，并探索基于EMT关键分子的诊断方法及靶向EMT关键分子的治疗手段，均是肿瘤转移中EMT机制研究的关键科学问题。同时，建立恶性肿瘤转移早期预警平台，构建在活体监测和评价恶性肿瘤早期浸润及转移的报告系统，对早期发现恶性肿瘤转移、研发针对恶性肿瘤转移的分子靶向药物具有重要意义。

然而，传统研究体内肿瘤的方法主要依靠病理学诊断，需屠杀大量动物，且不能反复检测，限制了在同一个动物体内连续观察细胞增殖动态变化，更无法获得在同一动物检测的时空信息。光学分子影像技术在监测体内特定的分子或者分子路径方面具有实时、敏感性高等优势。

分子影像技术可在分子和细胞水平上实现生物体生理、病理变化的无创、在体成像，突破了传统影像技术只能检测大体解剖结构变化的局限，改变了传统离体方法不能在体动态连续观测的局面。可以实现在体检测药物治疗效果、能够实时、动态地监测疾病发生发展、药物作用效果及动力学变化，为特定基因功能的研究提供信息获取和分析处理的有效手段。近期，Zhong等构建了iHPV-Luc报告体系用于监测HPV阳性的口腔肿瘤的增殖和放疗疗效，结果显示该生物发光成像体系可以直观、快速地反映HPV阳性肿瘤的增殖情况，并可指导临床用药以及新药筛选、放疗方案设计等。

如前所述，肿瘤转移是一个复杂的分子事件，涉及一系列的生物学过程，而EMT是肿瘤转移发生的重要过程，以抑制肿瘤细胞EMT为靶点的治疗方案是治疗转移性癌或抑制肿瘤转移的潜在策略。在EMT过程中，上皮细胞从高度分化的极性细胞转化为未分化的间质表型的细胞，但该过程是暂时的。当间质表型的细胞到达远处部位时，需要先经过间质上皮转化(Mesenchymal-Epithelial Transition，MET)的过程，再次转化为上皮表型，才会在继发部位种植并增长，形成继发肿瘤。因此，如果能够在体成像恶性肿瘤的EMT过程的变化，可以提前预警恶性肿瘤细胞的转移过程，并为相应患者提供个体化的治疗方案，为相应的药物筛选提供高通量的平台。

现阶段研究表明，miRNA是调控细胞分化的重要分子，同时也参与了与发育和肿瘤的EMT过程。既往研究证实，miRNA-200家族可以诱导细胞分化，通过抑制EMT活化分子ZEB1/2的翻译过程，进而抑制EMT过程。然而，miRNA是一类小分子RNA，长度仅为21～23bp，其通过与下游靶分子mRNA的3’非翻译区(3’-Untranslated Region，3’-UTR)结合，进而抑制后者的翻译或促进后者的降解，从而抑制下游蛋白的活性。常用检测miRNA的方法为Northern Blot和Realtime PCR，虽然这些方法可操作性强，但存在侵袭性，需要将组织或细胞取出并裂解后提取总miRNA后进行检测，不能进行活体连续观察。

发明内容

本发明的发明人以miR-200c为靶点构建能够在体监测恶性肿瘤EMT过程的光学分子成像报告基因系统，即利用光学成像技术，实现在分子水平监测miR-200c的改变及相关分子或药物对该通路的调控作用，通过光学分子成像技术监测miR-200c信号通路反映恶性肿瘤EMT过程及其在恶性肿瘤转移过程中的作用。为理解恶性肿瘤EMT复杂的信号网络提供新的视角，揭示恶性肿瘤EMT复杂的分子生物学机理；也可为活体内实时分子显像及EMT的预测提供更全面的分子成像技术和诊断探针。通过该方法，将能够全面地在体监测miR-200c信号通路及其活性，为研究miR-200c在恶性肿瘤发生发展过程中的作用提供有力的技术平台，能够在活体实时监测恶性肿瘤的进展、转移和疗效评价，同时也可为抗肿瘤药物的研发和筛选提供光学成像工具。