英文原题：Myeloperoxidase-Sensitive T₁ and T₂ Switchable MR Imaging for Diagnosis of Nonalcoholic Steatohepatitis

通讯作者：刘斌（Bin Liu, NUS）；王炯伟(Jiong-Wei Wang, NUS)

作者：Jingjing Liu#, Xiaodong Yu#, Hui Jun Ting, Xiaoyuan Wang, Shidang Xu, Yuanbo Wang, Sitong Zhang

非酒精性脂肪肝（NAFLD）是世界上最常见的慢性肝病,可进一步发展为非酒精性脂肪性肝炎(NASH)，其特点是脂质的过度积累，并伴有小叶炎症、肝细胞气泡样变甚至纤维化。NASH的早期阶段仍然是可逆转的，但有可能发展成不可逆的肝硬化甚至肝细胞癌（HCC）。迄今为止，肝活检仍是诊断非酒精性脂肪肝炎的金标准，但活检标本仅代表肝脏体积的1/50000，NASH的组织学病变在肝实质内分布不均，因此，肝活检取样错误可导致误诊和分期不准确。此外，肝活检存在内脏出血的风险。临床上迫切需要找到无创方法来评估NASH患者。髓过氧化物酶(MPO)作为一种氧化酶，是炎症组织中脂质过氧化的关键参与者。由于MPO在NASH中的水平远高于仅伴有轻微脂肪变性的非酒精性脂肪肝（NAFL），因此，它可作为NASH诊断的良好标志物。

图1. USIO-DA-PEG-5HT在NASH肝脏中出现由MPO介导的聚集行为，从而改变其MRI的T₁与T₂信号转换

近日，新加坡国立大学刘斌教授与王炯伟教授课题组在ACS Nano上发表了基于超小氧化铁纳米颗粒（USIO）的髓过氧化物酶响应的T₁和T₂转换磁共振成像（MRI）用于非酒精性脂肪性肝炎的诊断研究。研究人员利用两亲性聚乙二醇(PEG)对USIO纳米颗粒的表面进行修饰，并将5-羟色胺(5HT)（MPO的生理底物）偶联在PEG的末端，最终得到的USIO-DA-PEG-5HT纳米颗粒具有很好的水溶性和稳定性。研究发现，USIO-DA-PEG-5HT在MPO和过氧化氢存在的情况下，发生聚集，同时其原本的T₁信号减弱，T₂信号增强。

图2.MPO与H₂O₂介导的 USIO-DA-PEG-5HT聚集机制与电子顺磁共振（EPR）改变，显示出T₂信号的增强

进一步体内研究也证明了具有MPO响应聚集性质的USIO-DA-PEG-5HT纳米颗粒在诊断NASH小鼠中的有效性。MRI结果发现，在具有低MPO活性的健康小鼠肝脏中，由于存在大量分散的USIO-DA-PEG-5HT纳米颗粒，肝脏部位以T₁信号增强为主。相对应的，在具有高MPO活性的NASH小鼠肝脏中，由于USIO-DA-PEG-5HT发生聚集，肝脏部位的T₁信号减弱，而T₂ 信号显著增强。通过计算小鼠肝脏部位的横向弛豫率（R2）与纵向弛豫率（R1）的比值（R2/R1），发现USIO-DA-PEG-5HT可使NASH小鼠肝脏部位的R2/R1增强3倍以上，从而实现特异性诊断。以上结果表明，利用USIO-DA-PEG-5HT纳米颗粒可以对NASH小鼠进行特异性地非侵入性精确诊断。

图3. 小鼠体内诊断检测显示注射USIO-DA-PEG-5HT纳米颗粒并进行T₁/T₂-MRI是一种理想的NASH检测方法

该研究团队开发了MPO介导的NASH成像探针USIO-DA-PEG-5HT，该纳米颗粒能在肝脏高MPO活性区域聚集并改变磁共振T₁与T₂成像属性。与具有单一成像模式的现有分子磁共振成像造影剂相比，这些USIO-DA-PEG-5HT纳米探针提高了NASH磁共振成像诊断的准确性和灵敏度。此外，通过对MPO响应配体的精确设计，MPO触发的自组装方法可以在其他不同的应用中得以扩展。该工作可能有助于研究人员通过化学合成方法开发新的炎症靶向药物和造影剂来进一步促进NASH诊疗策略的创新和发展。

相关论文发表在ACS Nano上，新加坡国立大学博士后研究员刘晶晶与博士研究生俞晓东为文章的第一作者，刘斌教授与王炯伟教授为通讯作者。

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ACS Nano 2023, 17, 4, 3324–3333

Publication Date: February 11, 2023

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c06233

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