聂立铭，理学博士、教授/博导、广东省人民医院医学研究部研究员，中国神经科学学会麻脑分会青委副主委、中国生物医学工程学会青年委员、中国光学学会青年委员。研究方向为分子影像学、医学影像、光学技术和脑科学。聂博士在Nat Biotechnol等期刊署名发表论文90篇以上，其中通讯作者发表Nat Nanotechnol、Nat Commun、Radiology、J Nucl Med、Cancer Lett等期刊论文70篇以上。工作被Nat Methods、Nat Photon、PNAS等期刊引用，被引超过5000次。获美国、中国授权专利7项。

 

1. 引言

肥胖目前仍是一个非常严峻的全球性公共健康问题，其是糖尿病、心脑血管疾病以及多种肿瘤的危险因素。鉴于此，聂立铭教授团队提出了一种新颖的光声分子成像护航下的光动力/棕化抗肥胖策略，并借助自主研制的靶向性病毒样药物来实现该策略，为肥胖治疗及疗效评估提供了一个新思路。 研究成果“Photoacoustic molecular imaging-escorted adipose photodynamic–browning synergy for fighting obesity with virus-like complexes”为题于2021年2月1日在线发表在Nature Nanotechnology上。

2. 研究背景

过去30年，中国人体质指数（BMI）增加1.8 kg/m²，肥胖患病率增加8倍，糖尿病患病率增加14倍，这迫切需要采取一系列医疗手段来改善这一现状。尽管传统的肥胖临床治疗手段多元化且多年来也在不断发展，但受多因素交互影响，其实际减肥效果有限且存在各种缺点。因此，亟需寻找一种既安全又有效的抗肥胖新思路、新方法。

光动力疗法（PDT）和脂肪棕化诱导是两种独特的减肥方法。前者起效迅速但范围小，后者作用相对缓慢但影响广泛。它们存在互补性，但鲜有研究将二者结合，故作者们设想了脂肪光动力/棕化治疗方案。考虑到该方案需要有一个精准、无损的反馈模式来确定PDT最佳时间窗（即光敏剂在脂肪组织达到最大浓度时间）和评估整个方案的疗效，作者们便聚焦于融合光学和声学成像优势的光声成像技术，一方面其可以利用光敏剂的光声响应来示踪它们在体内的生物分布，另一方面其具备可视化脂肪发生的分子代谢变化的能力。于是，作者们提出了光学分子成像护航下的光动力/棕化抗肥胖策略。进一步地，为实现该策略，该工作研发了具有白色脂肪靶向的乙肝病毒核心蛋白（HBc）复合物（装载有药物罗格列酮和锌酞菁）。整个研究思路如图1所示。

图1 光学分子成像护航下的脂肪光动力/棕化抗肥胖策略

3 研究创新点

       1)光动力与棕化的协同抗肥胖

在本研究中，经过两次光动力/棕化治疗后，肥胖小鼠在相对较短的时间内达到体重减轻的建议标准（即达基线体重的10%以上）。经双向方差分析，作者发现锌酞菁的光动力作用与罗格列酮的棕化作用在抗肥胖上存在明显的协同效应，此前未见报道。更进一步，作者还阐明了两种抗肥胖作用的潜在分子机理。

2)肥胖治疗疗效的光声可视化

该工作所采用的光声分子影像技术，不仅能精确地示踪HBc复合物的脂肪归巢，反馈光动力治疗的最佳时间窗，而且从分子的角度无创地监测了整个治疗过程，特别是脂肪棕化，以评估肥胖治疗效果（图2）。在脂肪棕化光声成像方面，该研究相比前人的工作，又是进一步的突破，其动态无损可视化了脂肪棕化的两个关键生理特征：血管生成和脂质代谢。

图2 （a）不同监测时间点上经治疗小鼠的腹部脂肪内血管和脂类分布的光声分子可视化。（b）基于光声数据的脂肪体积量化结果。（c）基于光声数据的脂肪血管密度量化结果。

3)脂肪靶向效果与血供相关性的光学揭示

该工作发现HBc复合物对不同白色脂肪的靶向效果是有区别的：肠系膜脂肪>生殖器周脂肪>腹股沟脂肪。通过光声信号光谱分离可推测，该现象与脂肪血供有关（图3），而不是由不同脂肪组织中靶标表达水平差异引起的。此发现可以为其它脂肪药物递送研究提供重要参考。

图3 （a）光声信号光谱分离和（b）相关信号的量化。（c）不同组分的光声信号强度的Pearson相关性分析。

4. 总结

该工作成功实现了光学分子成像护航下的脂肪光动力/棕化抗肥胖策略，并充分论证该策略的有效性、可靠性及安全性。鉴于其成果，该研究有望为光学科技工作者、肥胖患者、临床医生等提供三个有力武器。其一，光动力/棕化联合治疗策略；其二，抗肥胖治疗效果评估的光学分子成像方法；其三，白色脂肪靶向的HBc生物载体。

该论文的第一作者为陈荣河博士，聂立铭教授为文章的通讯作者。上述工作得到了国家优秀青年科学基金、国家重大研究计划等多项基金的资助。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41565-020-00844-6（Nature Nanotechnology，IF=31.538）

 

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