분자영상 및 방사화학

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  • [Theranostics.] Antigen-responsive molecular sensor enables real-time tumor-specific imaging.

    2017년 05월호
    [Theranostics.] Antigen-responsive molecular sensor enables real-time tumor-specific imaging.

    국립암센터/ 김현진, 최용두*

  • 출처
    Theranostics.
  • 등재일
    2017 Feb 23
  • 저널이슈번호
    7(4):952-961. doi: 10.7150/thno.16647. eCollection 2017.
  • 내용

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    Abstract

    Antibody-fluorophore conjugates have high potential for the specific fluorescence detection of target cancer cells in vitro and in vivo. However, the antibody-fluorophore conjugates described to date are inappropriate for real-time imaging of target cells because removal of unbound antibody is required to reduce background fluorescence before quantifiable analysis by microscopy. In addition, clinical applications of the conjugates have been limited by persistent background retention due to their long systemic circulation and nonspecific uptake. Here we report fast and real-time near-infrared fluorescence imaging of target cancer cells using an antigen-responsive molecular "on-off" sensor: the fluorescence of trastuzumab-ATTO680 conjugate is dark (i.e., turned off) in the extracellular region, while it becomes highly fluorescent (i.e., turned on) upon binding to the target antigen HER2 on cancer cell surface. This molecular switch enables fast and real-time imaging of target cancer cells in vitro and in vivo.​ 

     

    Author information

    Kim H1, Choi HS2, Kim SK1, Lee BI3, Choi Y1.​

    1Molecular Imaging and Therapy Branch, National Cancer Center, 323 Ilsan-ro, Goyang, Gyeonggi 10408, Republic of Korea.2Gordon Center for Medical Imaging, Division of Nuclear Medicine and Molecular Imaging, Department of Radiology, Massachusetts General Hospital and Harvard Medical School, Boston, MA 02114, USA.3Biomolecular Function Research Branch, National Cancer Center, 323 Ilsan-ro, Goyang, Gyeonggi 10408, Republic of Korea. 

     

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  • 키워드
    Antigen-responsive; near-infrared fluorescence imaging; real-time imaging.
  • 연구소개
    항체는 in vitro cell study 및 세포 진단을 위하여 광범위하게 사용되어오고 있는데, 항체 자체는 검출이 되지 않기 때문에 보통은 항체에 형광염료를 화학적으로 결합시켜서 사용하고 있다. 최근에는, 감시 림프절 및 종양의 형광영상-유도 수술이 임상에서 성공적인 결과들을 보임에 따라서, 근적외선 형광염료와 항체 결합체를 제조하고 이것을 이용하여 암 병소의 실시간 형광영상 수술에 이용하고자 하는 임상시험이 진행되고 있다. 현재까지 사용되고 있는 항체-형광염료 결합체는, 검출하고자 하는 세포 밖에 있을 때에나 세포에 결합되어 있을 경우에 모두 강한 형광신호를 발생하기 때문에, 형광영상을 얻기 전에 세척과정을 거침으로써, 암세포에 결합하고 있지 않은 항체로부터 발생되는 배경 잡신호를 없애 주는 단계를 필수 불가결하게 거쳐야 하였다. 이러한 세척 단계 때문에 지금 까지는 표적 암세포의 실시간 영상에 항체-형광염료 결합체를 이용하는 것이 불가능 하였다. 또한, 환자의 형광영상-유도 수술을 위하여 정맥 주입된 항체-형광염료 결합체의 경우에 있어서도, 혈액 내에서의 항체의 긴 체류 시간 때문에 수일에서 일주일 이상 지속되는 지속적으로 발생하는 강한 배경 잡신호로 인하여, 형광영상 영상을 얻기 최소 3일전에 항체-형광염료 결합체를 정맥주사를 하고 배경신호가 충분히 제거되기를 기다렸다가 형광영상을 얻어야 되는 점이 임상적용에 있어서 커다란 제약이 되고 있다. 본 연구에서는, 항체에 결합시킨 형광염료가 형광신호를 발생하지 못하도록 하였다가, 암세포 표면에 존재하는 특정 항원에 결합하는 경우에만 곧바로 강한 형광 신호를 발생하는 항원-반응형 항체-형광염료를 개발하였다. 이러한 항체-형광염료 결합체는 세포외 영역에 존재할 때에는 형광을 발생하지 않다가, 암세포 표면에 존재하는 HER2와 같은 표적 항원에 결합하는 순간 곧바로 매우 밝은 형광을 내기 때문에, 세척과정 없이도 표적 암세포를 실시간으로 그리고 높은 대조도로 영상 진단해 낼 수 있게 해준다. 이러한 분자 스위치 기능을 갖는 항원-반응형 항체-형광염료 결합체는 표적 암세포를 in vitro 및 in vivo에서 빠르게 그리고 실시간으로 영상 검출이 가능하게 해주었다.
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