摘要：磁共振成像(MRI)是一種強(qiáng)大的非侵入式生物醫(yī)學(xué)診斷技術(shù).臨床上,MRI需要借助造影劑來(lái)提高成像質(zhì)量,從而提高診斷的準(zhǔn)確性.由于具有優(yōu)越的信號(hào)放大能力和生物相容性,自組裝多肽探針可負(fù)載特定的MRI分子,通過(guò)酶促自組裝過(guò)程實(shí)現(xiàn)腫瘤靶向和特異性富集,增強(qiáng)腫瘤病灶區(qū)MRI信號(hào),從而進(jìn)一步提高M(jìn)RI的準(zhǔn)確性和靈敏度.本綜述總結(jié)了近年來(lái)多肽自組裝探針在不同MRI模式(1HMRI,19FMRI和雙自旋核MRI)下的最新進(jìn)展,并展望了這類新型探針在MRI領(lǐng)域的應(yīng)用前景.
1H大部分存在于人體內(nèi)的水和脂肪中，產(chǎn)生的活體磁共振信號(hào)較強(qiáng)，具有高檢測(cè)靈敏度.因此，1HMRI可提供大量的病理信息，對(duì)臨床中一些疾病的診斷和預(yù)后都有顯著的幫助，是生物醫(yī)學(xué)研究和臨床上最常用的成像技術(shù)之一［9］.相比之下，正常生物體內(nèi)氟的含量很少，因此19FMRI中信號(hào)受到的干擾較少，使其具有很高的選擇性［10，11］（表1）.目前，19FMRI已經(jīng)被應(yīng)用于動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)細(xì)胞內(nèi)的離子（如Ca2+和Mg2+）［12］、pH值［13］及膜電位等生物指標(biāo).雖然基于1H和19F核的MRI已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，但是臨床上腫瘤組織與正常組織的磁共振信號(hào)有時(shí)差異不大，導(dǎo)致圖像分辨率較低從而影響診斷的準(zhǔn)確性.為了進(jìn)一步提升診斷的準(zhǔn)確性，臨床上經(jīng)常使用造影劑來(lái)提高腫瘤區(qū)域的成像對(duì)比度.傳統(tǒng)MRI造影劑往往局限于小分子探針，它們雖然能夠被細(xì)胞攝取，有一定的優(yōu)勢(shì)，但其信號(hào)強(qiáng)度通常較弱，使得腫瘤病灶區(qū)域的成像對(duì)比度有限.隨著納米技術(shù)的迅速發(fā)展，已設(shè)計(jì)出大量新型納米材料用于提高M(jìn)RI成像的對(duì)比度［14］.尤其是對(duì)于腫瘤的MRI造影而言，實(shí)體瘤組織的高通透和滯留（Enhancedpermeabilityandretention，EPR）效應(yīng)可以使納米成像探針靶向腫瘤并在瘤內(nèi)富集［15］，從而放大信號(hào)并提高成像對(duì)比度.
在各種納米探針中，基于自組裝多肽的納米探針因其合成簡(jiǎn)單、生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)［16］而備受關(guān)注.自組裝多肽可以負(fù)載藥物［17］、熒光分子［18］和磁共振分子等基團(tuán)，在響應(yīng)一些在病灶區(qū)域表達(dá)異常的活性酶后可使特定肽段序列被特異性剪切.如，利用凋亡細(xì)胞高度表達(dá)Caspase-3酶的特性，Shi等［19］設(shè)計(jì)了含有Caspase-3底物Ac-DEVD序列的多肽分子，在酶切后疏水殘基聚集誘導(dǎo)熒光增強(qiáng)，由于Caspase-3在腫瘤中高表達(dá)，因此該探針具有腫瘤特異性，可以增強(qiáng)對(duì)比度，并減少假陽(yáng)性的干擾.設(shè)計(jì)能夠響應(yīng)酶的多肽序列后，利用特定多肽序列或點(diǎn)擊反應(yīng)后產(chǎn)物的分子間非共價(jià)相互作用［20］，如氫鍵［21］、π-π堆積［22］、范德華力［23］和靜電力［24］等作用，自發(fā)原位形成納米結(jié)構(gòu)（如納米纖維或納米顆粒等）［25］，從而實(shí)現(xiàn)病灶區(qū)域的靶向和累積.為了在多肽上負(fù)載藥物，可以在多肽序列中加入側(cè)鏈帶有氨基的氨基酸.如，Wang等［26］基于CBT-Cys點(diǎn)擊縮合反應(yīng)，設(shè)計(jì)了在Lys側(cè)鏈上負(fù)載光聲藥物Cypate的探針Val-Cit-Cys（SEt）-Lys（Cypate）-CBT，該探針經(jīng)腫瘤高表達(dá)的CTSB特異性激活，其上的特定底物序列Val-Cit被剪切，使得分子間發(fā)生點(diǎn)擊反應(yīng)生成二聚體，然后通過(guò)π-π堆積作用自組裝成尺寸較大的納米粒子.此外，Gao等［17］設(shè)計(jì)了多肽-羥基氯喹（HCQ）探針Cypate-Phe-Phe-Lys（SA-HCQ）-Tyr（H2PO3）-OH，其磷酸根在堿性磷酸酶（ALP）的作用下被去除，親水的Tyr與疏水的Phe-Phe多肽之間通過(guò)疏水相互作用和氫鍵相互作用自組裝成納米顆粒，促進(jìn)了近紅外染料Cypate在腫瘤區(qū)域的積累，增強(qiáng)了近紅外光照射下的光熱效應(yīng).同時(shí)，釋放出的HCQ可以抑制細(xì)胞自噬過(guò)程，降低細(xì)胞耐熱性，提高其對(duì)溫和PTT的敏感度.Xu等［27，28］研究了小分子自組裝形成水凝膠的機(jī)制，在超分子水平上開(kāi)發(fā)出新的生物材料和治療方法.此外，他們還利用酶響應(yīng)的多肽自組裝來(lái)選擇性地殺死未分化的人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC），從而降低iPSCs臨床應(yīng)用中的致癌風(fēng)險(xiǎn)［29］.除了用于腫瘤治療和藥物遞送，一些研究組還利用自組裝多肽探針進(jìn)行成像研究，如自組裝多肽磁共振探針.自組裝多肽磁共振探針由成像功能分子和自組裝序列組成，在病灶區(qū)域活性酶的酶切作用下，對(duì)應(yīng)多肽序列的自組裝/解組裝過(guò)程可以控制成像信號(hào)的“開(kāi)”或“關(guān)”，減少細(xì)胞內(nèi)其它環(huán)境的干擾，從而顯著提高成像的對(duì)比度和靈敏度.同時(shí)，自組裝多肽探針具有較高的穩(wěn)定性.為了驗(yàn)證這一點(diǎn)，Hai等［30］測(cè)試了自組裝多肽探針7d內(nèi)的紫外-可見(jiàn)光譜和高效液相色譜，兩者均無(wú)明顯變化，證明了自組裝多肽探針具有很高的理化穩(wěn)定性.Yan等［31］測(cè)試了探針在不同pH值或含10%血清的Tris緩沖溶液中形成的納米顆粒的水動(dòng)力尺寸，發(fā)現(xiàn)均無(wú)明顯變化，即在不同的生理?xiàng)l件下，以多肽-酶為原理的造影劑分子具有良好的穩(wěn)定性.本文綜述了這些自組裝多肽磁共振探針應(yīng)用于不同MRI模式的最新進(jìn)展，并展望了該領(lǐng)域未來(lái)的發(fā)展方向.
1自組裝多肽探針在1HMRI中的應(yīng)用
應(yīng)用于1HMRI中的造影劑有縱向弛豫造影劑（T1造影劑）和橫向弛豫造影劑（T2造影劑）兩種.T1造影劑通過(guò)水分子中的氫核與順磁金屬離子的直接作用，縮短了縱向弛豫時(shí)間（T1），從而增強(qiáng)了磁共振信號(hào)，使腫瘤區(qū)域更亮［32］，在觀察解剖結(jié)構(gòu)方面具有優(yōu)勢(shì).在眾多T1造影劑中，釓離子（Gd3+）具有7個(gè)不成對(duì)電子的特性，使其具有較長(zhǎng)的電子弛豫時(shí)間，有利于增加附近水分子的1H弛豫速率，從而獲得較大的MRI信號(hào)增強(qiáng)倍數(shù)［33］，因此釓基造影劑已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于臨床T1MRI［34］.T2造影劑縮短了橫向弛豫時(shí)間（T2），病灶區(qū)域顯得更暗，有利于觀察病變，尤其是在判斷出血點(diǎn)的位置時(shí)會(huì)更為明顯.以超順磁性氧化鐵顆粒（SPIO）為例的T2造影劑可以顯著縮短T2，在T2加權(quán)成像上表現(xiàn)為更暗，因此也得到了廣泛應(yīng)用［35］.多肽自組裝探針在兩種模式下都有較好的表現(xiàn)，下面將分別介紹多肽自組裝探針在兩種模式下的應(yīng)用.
在T1加權(quán)MRI中，傳統(tǒng)小分子Gd造影劑在給藥后會(huì)被快速清除，導(dǎo)致成像對(duì)比度較低，成像時(shí)間窗口較短.而通過(guò)生物標(biāo)志物（如活性酶等）響應(yīng)的多肽自組裝使其原位聚集成納米結(jié)構(gòu)，即可達(dá)到腫瘤靶向和延長(zhǎng)滯留時(shí)間的目的.如，利用腫瘤細(xì)胞膜高表達(dá)堿性磷酸酶的特性，2019年，Yan等［31］設(shè)計(jì)了一種ALP激活的近紅外（NIR）熒光/MRI雙模探針P-CyFF-Gd［圖1（A）］.該探針包含了被預(yù)猝滅的NIR熒光基團(tuán)（部花青素，Cy-Cl）、用于MRI的順磁性DOTA-Gd螯合物、能夠被ALP特異性識(shí)別的磷酸基團(tuán)（—PO3H）和促進(jìn)自組裝的疏水性二肽Phe-Phe（FF）的多肽結(jié)構(gòu).P-CyFF-Gd具有分子尺寸小和親水性強(qiáng)的特點(diǎn)，因此可以滲入并彌散至腫瘤組織深處，并被腫瘤組織中高表達(dá)的ALP酶切，釋放出具有疏水性結(jié)構(gòu)的去磷酸化產(chǎn)物CyFF-Gd.由于這個(gè)產(chǎn)物具有FF的二肽結(jié)構(gòu)，可以依靠分子間作用力π-π堆積自組裝成納米顆粒，動(dòng)態(tài)光散射分析組裝后的納米顆粒的水動(dòng)力尺寸約為66nm，TEM和AFM測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了單分散納米顆粒的形成［圖1（B）］.
隨著ALP作用時(shí)間的增加，組裝后含Gd的納米顆粒尺寸變大，在0.5T的場(chǎng)強(qiáng)下逐漸縮短水質(zhì)子的T1，以產(chǎn)生更亮的T1加權(quán)磁共振圖像，從而顯著增強(qiáng)腫瘤區(qū)域的成像對(duì)比度［圖1（C）和（D）］.DOTA-Gd的穩(wěn)定性和安全性都較高，屬于一種低風(fēng)險(xiǎn)的造影劑.細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)表明，該探針對(duì)細(xì)胞活性的影響不大，是一種生物相容性探針，經(jīng)體內(nèi)給藥后最終可經(jīng)肝臟代謝出體外.而將MRI與熒光成像結(jié)合，可以通過(guò)監(jiān)測(cè)ALP的活性來(lái)監(jiān)測(cè)疾病.除了Gd3+之外，高自旋數(shù)且具有生物相容性的T1造影劑錳離子（Mn2+）也可以被設(shè)計(jì)成自組裝多肽T1造影劑.2018年，Zhang等［36］設(shè)計(jì)了一個(gè)超分子納米平臺(tái)，從而將MRI造影劑（Mn2+）和光敏藥物（Ce6）結(jié)合在一起，并由兩親性的氨基酸Fmoc-L-L和Mn2+協(xié)同作用自組裝.該探針既有良好的生物相容性和優(yōu)異的穩(wěn)定性，還能在谷胱甘肽（GSH）的作用下發(fā)生分解.在腫瘤病灶區(qū)中，Mn2+和Ce6可在細(xì)胞內(nèi)高水平GSH的還原作用下釋放，因此表現(xiàn)出增強(qiáng)的T1加權(quán)對(duì)比度以及滯留時(shí)間的延長(zhǎng).游離的光敏藥物Ce6能夠通過(guò)腎臟以及肝臟代謝，該超分子納米平臺(tái)連接Ce6后同樣能夠通過(guò)腎臟和肝臟代謝.該探針可以通過(guò)有效遞送光敏劑，并原位產(chǎn)生GSH/Mn2+復(fù)合物以降低細(xì)胞內(nèi)的活性GSH水平，從而促進(jìn)活性氧（ROS）的累積，改善還原性腫瘤微環(huán)境，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型光動(dòng)力治療（PDT）損傷腫瘤細(xì)胞和組織.同時(shí)，該探針通過(guò)釋放到腫瘤組織中的Mn2+提升T1MRI對(duì)比度，從而利用MRI進(jìn)行長(zhǎng)期觀察和臨床評(píng)估.以上研究證明了基于多肽自組裝的T1造影劑在MRI中的實(shí)用性.
作為一種常用的T2加權(quán)MRI造影劑，SPIO納米粒子具有尺寸分布窄、弛豫性強(qiáng)和靶向能力強(qiáng)等特點(diǎn)［37］，這些特性使得SPIO納米粒子在腫瘤檢測(cè)中的靈敏度和精度相對(duì)較高［38，39］.尤其是近期研究表明，當(dāng)SPIO納米粒子粒徑較小，成為超小超順磁氧化鐵（USPIO）時(shí)，其飽和磁化強(qiáng)度和橫向弛豫率均得到大幅提高，加之其具有很高的生物相容性和體內(nèi)安全性，因此被廣泛研究［40，41］.而酶響應(yīng)多肽自組裝的策略可以進(jìn)一步增強(qiáng)其成像對(duì)比度，延長(zhǎng)其腫瘤病灶滯留時(shí)間，并賦予其生物標(biāo)志物特異性成像的能力.2016年，Yuan等［42］設(shè)計(jì)了一種Caspase3/7響應(yīng)的USPIO納米顆粒（Fe3O4@1納米顆粒）胞內(nèi)共價(jià)聚集的智能策略，用于增強(qiáng)腫瘤凋亡細(xì)胞的T2加權(quán)MRI.Fe3O4@1納米顆粒探針包含了能夠被Caspase3/7特異性識(shí)別并切割的Ac-Asp-GluVal-Asp（DEVD）底物、側(cè)鏈上結(jié)合了Fe3O4納米粒子的賴氨酸（Lys）、用于CBT-Cys縮合的半胱氨酸（Cys）基序和2-氰基苯并噻唑（CBT）基序.當(dāng)探針Fe3O4@1納米顆粒進(jìn)入Caspase3/7過(guò)度表達(dá)的細(xì)胞（如凋亡的HepG2細(xì)胞）后，被保護(hù)的巰基會(huì)被胞內(nèi)高水平的谷胱甘肽（GSH）還原，且DEVD結(jié)構(gòu)的肽底物被Caspase3/7切斷，從而引發(fā)CBT與Cys發(fā)生縮合反應(yīng)，使得Fe3O4納米顆粒聚集.聚集后的納米顆粒顯著縮短了周圍水質(zhì)子的T2值，其橫向弛豫率（r2）比對(duì)照組增強(qiáng)了約65.2%［圖2（A）］.9.4T場(chǎng)強(qiáng)的1HMRI活體成像顯示，F(xiàn)e3O4@1納米顆粒在體內(nèi)的響應(yīng)性聚集能夠明顯增強(qiáng)凋亡腫瘤的T2加權(quán)MRI［圖2（B）和（C）］，并且無(wú)明顯的細(xì)胞毒性.在注射阿霉素（DOX）后的小鼠腫瘤中，凋亡細(xì)胞數(shù)量明顯大于注射生理鹽水的小鼠腫瘤中的凋亡細(xì)胞數(shù)量；在注射Fe3O4@1納米顆粒后，能夠明顯觀察到DOX治療后的小鼠T2磁共振信號(hào)增強(qiáng).該工作證明了基于多肽自組裝的智能探針可以在活體生物上實(shí)現(xiàn)高效的T2加權(quán)MRI，還可以通過(guò)MRI監(jiān)測(cè)腫瘤的化療效率［圖2（D）］.
除了Caspase3/7外，2020年，Wang等［43］還使用弗林酶（furin）來(lái)誘導(dǎo)多肽自組裝.SPIO@1NPs具有良好的生物相容性，在furin酶過(guò)表達(dá)的腫瘤細(xì)胞中，SPIO@1納米顆粒經(jīng)過(guò)furin酶介導(dǎo)發(fā)生縮合反應(yīng)產(chǎn)生自聚集，實(shí)現(xiàn)了比單分散SPIO更高的磁共振的r2值，從而增強(qiáng)T2加權(quán)MRI.
T1造影模式和T2造影模式都有其特有的優(yōu)勢(shì)和局限性，為了拓寬MRI的應(yīng)用場(chǎng)景，研究者們開(kāi)發(fā)出各種T1/T2雙模態(tài)造影劑［44，45］，以及T1/T2可切換造影劑［46，47］來(lái)提高特定場(chǎng)景（如低磁場(chǎng)或強(qiáng)磁場(chǎng)）下的MRI對(duì)比度，從而獲得更精確的診斷.2017年，Dong等［46］研究發(fā)現(xiàn)Gd造影劑雖然通常被用作T1加權(quán)MRI，但是在高磁場(chǎng)下，自組裝形成的Gd納米纖維也可以作為T2加權(quán)MRI造影劑.他們將Gd-DOTA與ALP可激活的短肽共價(jià)結(jié)合，開(kāi)發(fā)了一種ALP激活的自組裝多肽前體Nap-FFFYp-EDADOTA（Gd）.當(dāng)被細(xì)胞膜過(guò)表達(dá)的ALP激活后，該前體被轉(zhuǎn)化為水凝膠劑，并在腫瘤病灶周圍自組裝形成Gd納米纖維，可以對(duì)周圍水質(zhì)子的橫向弛豫率（r2）而非縱向弛豫率（r1）產(chǎn)生較大影響，實(shí)現(xiàn)了在9.4T高磁場(chǎng)下的T2加權(quán)MRI對(duì)比度增強(qiáng).
為了進(jìn)一步探究T1/T2可切換造影劑的可行性，2022年，Li等［47］探究了胞內(nèi)形成的Gd納米粒子在低、高磁場(chǎng)下的磁共振特性.他們?cè)O(shè)計(jì)的探針Glu-DOTA-Gd-CBT被肝臟腫瘤細(xì)胞攝取后首先被γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶（γ-glutamyltranspeptidase，GGT）激活，而后被細(xì)胞中的GSH還原后自組裝形成Gd納米顆粒［圖3（A）］.在低場(chǎng)強(qiáng)（1.0T）下，該Gd納米顆粒DOTA-Gd-CBT-NP與前體分子Glu-DOTA-Gd-CBT相比，r1值增加了1.49倍，r2值增加了1.43倍，具有較低的r2/r1比值（0.91），表明了其可以特異性地增加肝臟腫瘤在1.0T的T1加權(quán)MRI［圖3（B），（C），（F）］.而在高場(chǎng)強(qiáng)（9.4T）下，聚集后形成的DOTA-Gd-CBT-NP與Glu-DOTA-Gd-CBT相比，r1值降低了0.74倍，r2反而顯著增加了15.7倍，r2/r1比值大幅提高至11.8，從而顯著增強(qiáng)肝腫瘤的T2加權(quán)MRI對(duì)比度［圖3（D），（E），（G）］.此工作將T1與T2加權(quán)MRI結(jié)合，拓寬了釓造影劑在臨床上的使用，當(dāng)9.4T的MRI投入臨床使用后能夠同時(shí)對(duì)早期肝癌進(jìn)行T1和T2加權(quán)MRI診斷.
2自組裝多肽造影劑在19FMRI中的應(yīng)用
與1HMRI相比，19FMRI背景信號(hào)干擾小，具有較高的選擇性，但其靈敏度較低，為了達(dá)到與1HMRI相當(dāng)?shù)膱D像質(zhì)量通常需要注射高劑量的19F探針以增強(qiáng)其體內(nèi)成像信號(hào).相比之下，自組裝多肽19F磁共振探針可以在低注射劑量的情況下，通過(guò)在靶標(biāo)部位自組裝積累以實(shí)現(xiàn)19F的高局部濃度［48，49］，從而獲取高靈敏度的圖像，因此具有良好的應(yīng)用前景.2015年，Yuan等［50］將多肽自組裝與19F磁共振結(jié)合開(kāi)發(fā)了一種雙功能的19F磁共振納米探針.該探針由Cys，CBT和DEVD底物以及側(cè)鏈上結(jié)合了19F核素3，5-雙三氟甲基苯甲酸（19FMBA）基序的Lys組成.探針在被GSH還原后通過(guò)縮合自組裝成納米顆粒，此時(shí)19F磁共振信號(hào)由于聚集效應(yīng)被猝滅，表現(xiàn)出關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)該納米粒子被Caspase3/7分解后，可以很容易地原位獲得高濃度的19F，從而點(diǎn)亮19F磁共振信號(hào)［圖4（A）］.利用這一策略，該探針可以對(duì)凋亡細(xì)胞中的Caspase3/7活性進(jìn)行檢測(cè)［圖4（B）］，并且在14.1T低劑量磁場(chǎng)下實(shí)現(xiàn)凋亡斑馬魚體內(nèi)的Caspase3/7活性成像.該工作開(kāi)發(fā)了一種可以檢測(cè)GSH和Caspase3/7活性的高靈敏度成像探針，19F納米粒子在凋亡部位的解聚現(xiàn)象有效地阻止了由于局部19F聚集濃度過(guò)高而導(dǎo)致的信號(hào)猝滅，是一種良好的19FMRI方法，還可以應(yīng)用于腫瘤患者治療的預(yù)后評(píng)估［圖4（C）］.2016年，Zheng等［51］開(kāi)發(fā)了另外一種由表皮生長(zhǎng)因子受體（Epidermalgrowthfactorreceptor，EGFR，一種酪氨酸激酶）和ALP催化的19F磁共振納米探針，有助于藥物研究人員在沒(méi)有空間位阻的情況下篩選這兩種酶的新抑制劑.他們利用ALP誘導(dǎo)多肽自組裝以制備超分子水凝膠，通過(guò)磁自旋的快速橫向弛豫來(lái)預(yù)猝滅19F信號(hào).EGFR催化水凝膠的磷酸化將水凝膠分解到溶液中，使得19F探針處于自由狀態(tài)，從而開(kāi)啟19F磁共振信號(hào)，監(jiān)測(cè)和檢測(cè)EGFR的酶活.這兩項(xiàng)工作都運(yùn)用了組裝/解組裝的策略，將原位可激活自組裝多肽納米探針用于檢測(cè)腫瘤部位特定酶的活性.
3自組裝多肽造影劑在雙自旋核MRI中的應(yīng)用
2019年，Ding等［54］利用酶控多肽自組裝的策略，設(shè)計(jì)了一種雙自旋核MRI探針I(yè)ONP@1.IONP@1包含了可被furin裂解并提供19FMRI信號(hào)的多肽底物（TFMB）-Arg-Val-Arg-Arg（TFMB-RVRR），CBT，Cys和T2MRI造影劑IONP.Fe3O4納米顆粒具有非常好的生物相容性，所設(shè)計(jì)的MRI探針即使在高濃度下也只表現(xiàn)出了微弱的細(xì)胞毒性.通過(guò)集成IONP納米顆粒造影劑的高靈敏度和19FMRI探針的優(yōu)良選擇性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)T2加權(quán)磁共振信號(hào)增強(qiáng)和19F磁共振信號(hào)的“點(diǎn)亮”.當(dāng)IONP@1被furin酶高表達(dá)的癌細(xì)胞攝取后，在胞內(nèi)GSH和furin酶作用下發(fā)生CBT-Cys點(diǎn)擊縮合反應(yīng)控制IONP@1縮合自組裝，形成IONP聚集物，“點(diǎn)亮”19FMRI信號(hào)并增強(qiáng)T21HMRI信號(hào).經(jīng)GSH處理后的IONP@1的T2值為28.8ms，而經(jīng)GSH和furin處理后的IONP@1的T2值下降到16.3ms［圖5（A）］.由于順磁松弛增強(qiáng)（Paramagneticrelaxationenhancement，PRE）效應(yīng)，IONP@1探針最初表現(xiàn)為關(guān)閉的19FMRI信號(hào).furin酶使得探針中的底物片段被剪切，引發(fā)CBT-Cys反應(yīng)，導(dǎo)致IONP聚集體的形成，從而顯著提高了水質(zhì)子的橫向弛豫，該策略在斑馬魚腫瘤中顯示出更強(qiáng)的T2磁共振信號(hào)［圖5（B）］.同時(shí)，由furin激活后，TFMB-RVRR與IONP分離緩解了PRE效應(yīng)，從而開(kāi)啟19F磁共振信號(hào)；并且通過(guò)IONP的聚集，可對(duì)furin酶活性進(jìn)行體外檢測(cè)［圖5（C）和（D）］.該工作通過(guò)蛋白酶控制多肽觸發(fā)IONP聚集和PRE效應(yīng)緩解，可以應(yīng)用于精確的1HMRI和19FMRI，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高選擇性和高靈敏度的腫瘤檢測(cè).
4總結(jié)與展望
本文綜述了酶響應(yīng)多肽自組裝MRI探針在不同磁共振模式（1HMRI，19FMRI和雙自旋核MRI）中的研究進(jìn)展.這些多肽自組裝策略利用能夠被酶激活的多肽結(jié)構(gòu)進(jìn)行原位自組裝，由于腫瘤組織中高表達(dá)的酶具有特異性，使得裝載在多肽上的造影劑分子能夠在特定酶高表達(dá)的區(qū)域聚集，提高造影劑的滯留時(shí)間，在腫瘤區(qū)域?qū)崿F(xiàn)精確和靈敏的MRI造影.多肽自組裝MRI探針具有很高的安全性和靶向性，不僅可以提高磁共振成像質(zhì)量還能夠與藥物、熒光試劑聯(lián)合作用，實(shí)現(xiàn)多功能作用.雖然針對(duì)多肽自組裝MRI探針的研究已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展，但是目前該領(lǐng)域仍存在一些關(guān)鍵問(wèn)題和挑戰(zhàn)，在此我們給出了相應(yīng)的對(duì)策和發(fā)展方向：（1）多肽本身的生物相容性和生物可降解性很高，但在多肽結(jié)構(gòu)上連接了MRI材料后，其生物安全性仍然需要進(jìn)一步評(píng)估.在后續(xù)的研究中，研究者們應(yīng)進(jìn)一步改進(jìn)多肽的結(jié)構(gòu)和序列，減少毒副作用，增強(qiáng)穩(wěn)定性和在腫瘤細(xì)胞中的富集.（2）腫瘤的內(nèi)源性標(biāo)志物水平和活性可能會(huì)因?yàn)槟[瘤的類型和物種的不同而產(chǎn)生差異.本綜述中涉及到的探針只覆蓋了一小部分的酶標(biāo)志物及腫瘤，臨床上仍有大部分腫瘤類型無(wú)法用自組裝型探針識(shí)別出來(lái).因此，仍需要針對(duì)不同的腫瘤，探索出其獨(dú)特的、高度特異性和高表達(dá)的生物標(biāo)志物，以設(shè)計(jì)更多具有高響應(yīng)性的多肽自組裝磁共振探針.（3）為了促進(jìn)研究向臨床的轉(zhuǎn)化，磁共振成像不僅需要注重放大成像信號(hào)，還要注意探針在體內(nèi)的藥代動(dòng)力學(xué)，關(guān)注其生物毒性以及代謝方式.在設(shè)計(jì)探針時(shí)，應(yīng)當(dāng)避免使用重金屬造影劑，盡量選擇臨床上已經(jīng)使用或者確認(rèn)安全的造影劑分子，在最大程度上降低安全風(fēng)險(xiǎn).此外，研究者們也應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制給藥劑量，并關(guān)注探針的長(zhǎng)期毒副作用，比如生殖毒性和致敏作用等.（4）以多肽-酶為原理的造影劑分子在細(xì)胞中可能會(huì)受到多種因素的影響，為了進(jìn)一步提高成像探針的穩(wěn)定性及抗干擾性，并減少測(cè)試假陽(yáng)性，研究者們需要不斷優(yōu)化探針的設(shè)計(jì)，如設(shè)計(jì)多酶響應(yīng)探針、增強(qiáng)探針的腫瘤特異性及減少正常細(xì)胞的內(nèi)化等.（5）隨著越來(lái)越多的功能分子被開(kāi)發(fā)出來(lái)，多模態(tài)成像成為了未來(lái)的腫瘤成像趨勢(shì).如將治療與成像結(jié)合，通過(guò)MRI實(shí)時(shí)監(jiān)控臨床療效.在未來(lái)的工作中，需要多學(xué)科的研究人員共同推進(jìn)多肽自組裝磁共振材料的開(kāi)發(fā)和臨床應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)非侵入性、實(shí)時(shí)、精確、高靈敏度的磁共振腫瘤成像.
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