?背景介紹

細胞外囊泡（Extracellular vesicles, EVs）在細胞通信中發(fā)揮重要作用，了解EVs在體內(nèi)的生物學行為十分必要，在EVs活體示蹤方法中，用化學染料標記外泌體有引起EVs膜以及生物學行為改變的風險，相較而言，磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）是一種更加安全的生物成像技術(shù)。19F在人體內(nèi)的含量很少，基本不會在成像過程中產(chǎn)生背景信號，本研究中作者設(shè)計并開發(fā)了一種簡單有效的策略，選擇用PERFECTA作為19F-MRI探針，利用EVs的天然生物發(fā)生途徑生成超氟EVs，用于19F-MRI體內(nèi)成像。

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研究內(nèi)容

制備PERFECTA-EVs

制備PERFECTA脂質(zhì)乳劑，37°C下處理細胞（MSCs細胞及B16-F10細胞），獲得PERFECTA-EVs（PERFECTA-EVsMSCs及PERFECTA-EVsB16-F10）。

PERFECTA-EVs作為穩(wěn)定的19F-MRI成像工具

對EVs進行表征鑒定，包括形態(tài)、粒徑分布、zeta電位和表面標志物等，結(jié)果顯示，裝載PERFECTA前后EVs上述指標變化不顯著，即PERFECTA對EVs無明顯影響。

19F-NMR（nuclear magnetic resonance, NMR）檢測PERFECTA-EVs及對照組，兩組體系中均加三氟乙酸（trifluoroacetic acid, TFA），可觀察到對照組僅在TFA對應(yīng)位置出現(xiàn)信號，PERFECTA-EVs組在TFA及PERFECTA對應(yīng)位置均出現(xiàn)信號。EDS-STEM（energy-dispersive X-ray spectroscopy）對PERFECTA處理后收集的EVs進行檢測，結(jié)果顯示19F原子與EVs共定位。以上結(jié)果表明，PERFECTA標記EVs可用于19F-MRI成像。

PERFECTA-EVs體外試驗

將細胞與濃度遞增的PERFECTA-EVs孵育，進行細胞活性檢測試驗，結(jié)果顯示PERFECTA-EVs對細胞活性沒有明顯影響。此外，PERFECTA-EVs很容易被細胞內(nèi)化。共聚焦顯微鏡觀察結(jié)果顯示，PERFECTA-EVs存在于細胞核周圍的細胞質(zhì)中。

本研究的一個目標是通過19F-MRI使EVsMSCs靶向腫瘤可視化，為此，用體模（phantoms）對成像特性（T1弛豫時間、T2弛豫時間等）進行測試，以判斷體內(nèi)成像的適用性。

通常認為，相對較短的T1時間和較長的T2時間適用于成像目的，根據(jù)檢測結(jié)果PERFECTA-EVMSCs成為更優(yōu)的選擇，后續(xù)檢測結(jié)果也顯示出良好的影像信噪比。

構(gòu)建異種移植瘤模型（小鼠）用于后續(xù)實驗，尾靜脈注射PERFECTA-EVsMSCs，48h后進行觀察，可以清楚地觀察到來自PERFECTA-EVsMSCs的氟信號主要集中在腫瘤和骨髓，而在注射PERFECTA乳劑的對照組中未檢測到信號，信噪比檢測結(jié)果證實了這種差異。

取小鼠組織，19F-NMR體外定量氟含量，兩組小鼠胰腺、腎、肺中均未檢出氟信號，肝中均出現(xiàn)顯著信號，而脾臟中均檢出較弱信號。PERFECTA-EVsMSCs組腫瘤組織中檢測到明顯信號，而PERFECTA乳劑處理組無信號。

主要結(jié)論

本研究中，作者建立了19F-MRI進行外源EVs體內(nèi)成像的創(chuàng)新方法，用生物相容性的PERFECTA乳劑孵育靶細胞，獲得可用于19F-MRI體內(nèi)追蹤的PERFECTA-EVs。19F-MRI的優(yōu)勢是高度特異性且沒有內(nèi)源背景噪聲，能更有效地揭示EVs靶向調(diào)控機制。

理論上來說，這一方法可用于追蹤任意細胞來源EVs在體內(nèi)的生物學行為。目前基于EVs的新療法不斷增加，該方法可用于檢測EVs新療法的效果，實時監(jiān)測特定疾病狀態(tài)及其對特定治療的反應(yīng)。

Sancho-Albero M, Ayaz N, Sebastian V, Chirizzi C, Encinas-Gimenez M, Neri G, Chaabane L, Luján L, Martin-Duque P, Metrangolo P, Santamaría J, Baldelli Bombelli F. Superfluorinated Extracellular Vesicles for In Vivo Imaging by 19F-MRI.?ACS Appl Mater Interfaces. 2023 Feb 13. DOI: 10.1021/acsami.2c20566. Epub ahead of print. PMID: 36780137.