跳到正文
方法与工具Nature · 多模态成像系统开发与动物验证

双通道近红外荧光与光学相干断层扫描集成的多重血管内分子成像

Multiplexed intravascular molecular imaging using dual-channel near-infrared fluorescence integrated with optical coherence tomography

一句话提出时间调制双通道NIRF/OCT导管系统，抑制通道串扰并同步获取斑块结构与双靶点分子信息。

研究问题

能否通过时间调制抑制双通道NIRF成像的荧光串扰，并结合OCT在血管内同步显示斑块结构及不同分子靶点？

数据与样本

研究使用仿体实验和动脉粥样硬化兔模型开展验证，并进行了离体荧光成像及免疫组织化学检测。摘要未报告动物数量。

分析流程

  1. 1系统构建：将时间调制双通道NIRF与OCT集成于血管内导管系统。
  2. 2激发同步：使时间交错激发与OCT触发信号同步，产生具有半周期相位差的2路NIRF激发信号。
  3. 3串扰验证：通过仿体实验验证2个不同分子靶点的无串扰检测。
  4. 4活体成像：在动脉粥样硬化兔模型中使用ALN-PEG-Cy5.5和MMR-PEG-Cy7，同步显示OCT所界定斑块结构内的不同分子特征。
  5. 5离体验证：以离体荧光成像和免疫组织化学支持各NIRF通道信号的生物学相关性。

关键方法与工具

OCT
获取斑块结构信息
NIRF
检测双靶点分子信号
Time-interleaved excitation
抑制双通道荧光串扰
ALN-PEG-Cy5.5
靶向成骨活性相关钙化区
MMR-PEG-Cy7
靶向表达MMR的细胞
Ex vivo fluorescence imaging
验证通道信号生物学相关性
immunohistochemistry
验证通道信号生物学相关性

设计思路

先以仿体实验验证时间交错激发能否消除通道串扰，再在兔模型中检验双靶点信号与OCT结构信息的同步获取。离体荧光成像和免疫组织化学构成后续验证环节，为两个通道的生物学解释提供支持。

主要发现

  • 与OCT触发信号同步、具有半周期相位差的2路NIRF激发信号，在仿体实验中实现了2个不同分子靶点的无串扰检测。
  • 在动脉粥样硬化兔模型中，双探针成像同步显示了OCT所界定斑块结构内与成骨活性相关的钙化区域及表达MMR的细胞的不同分子特征。
  • 离体荧光成像和免疫组织化学支持了各NIRF通道的生物学相关性。

可借鉴之处

  • 多通道成像研究可借鉴其时间交错激发设计，先用仿体检验串扰问题，再进入活体模型验证。
  • 将结构成像与不同生物学靶点的分子探针同步采集，可在同一斑块结构框架内解读多类分子信号。
  • 分子成像信号的解释可采用活体成像、离体荧光及免疫组织化学相衔接的验证路径。

数据与代码

摘要和已读取的内容里没有说明，请查看原文的数据可得性声明。

局限

  • 活体应用证据来自动脉粥样硬化兔模型，尚不能直接确定其在人体斑块中的表现。

摘要（中文翻译）

准确表征高危动脉粥样硬化斑块需要同时获取结构和分子信息。集成光学相干断层扫描（OCT）/近红外荧光（NIRF）成像能够同时评估斑块形态和生物学活性，但单靶点分子检测可能不足以表征多因素参与的斑块进展。由于发射通道之间的荧光串扰会损害信号特异性，多重血管内分子成像在技术上仍面临挑战。在此，我们提出一种时间调制双通道NIRF/OCT导管系统，旨在抑制光谱串扰，并在获取血管壁结构信息的同时实现多重分子成像。与OCT触发信号同步的时间交错激发产生具有半周期相位差的2路NIRF激发信号，从而实现对2个不同分子靶点的无串扰检测，仿体实验验证了这一点。在动脉粥样硬化兔模型的活体成像中，使用靶向与成骨活性相关的钙化区域的探针（ALN-PEG-Cy5.5），以及靶向表达甘露糖受体（MMR）的细胞（包括特定巨噬细胞亚群）的探针（MMR-PEG-Cy7），实现了对OCT所界定斑块结构内不同分子特征的同步可视化。离体荧光成像和免疫组织化学支持了各NIRF通道的生物学相关性。该集成多模态导管系统推动血管内成像从单标志物检测转向斑块的多重分子评估，可能使斑块病理生物学得到更全面的评价。

英文原文摘要

Accurate characterization of high-risk atherosclerotic plaques requires both structural and molecular information. While integrated optical coherence tomography (OCT)/near-infrared fluorescence (NIRF) imaging enables simultaneous assessment of plaque morphology and biological activity, single-target molecular detection may be insufficient to characterize the multifactorial plaque progression. Multiplexed intravascular molecular imaging remains technically challenging due to fluorescence crosstalk between emission channels, which compromises signal specificity. Here, we present a temporally modulated dual-channel NIRF/OCT catheter system designed to suppress spectral crosstalk and enable simultaneous multiplexed molecular imaging with structural information within the vessel wall. Time-interleaved excitation synchronized to the OCT trigger generates two NIRF excitation signals with a half-cycle phase difference, enabling crosstalk-free detection of two distinct molecular targets, as verified by phantom experiments. In vivo imaging in a rabbit model of atherosclerosis, using probes targeting calcified regions associated with osteogenic activity (ALN-PEG-Cy5.5) and mannose receptor (MMR)-expressing cells, including specific macrophage subset (MMR-PEG-Cy7), enabled simultaneous visualization of distinct molecular signatures within OCT-defined plaque structures. Ex vivo fluorescence imaging and immunohistochemistry supported the biological relevance of each NIRF channel. This integrated multimodal catheter system advances intravascular imaging from single-marker detection toward multiplexed molecular assessment of plaques, which could enable a more comprehensive evaluation of plaque pathobiology.

摘要来自 Crossref。翻译与解读由模型根据摘要生成，可能有误，不构成诊疗建议；数据以原文为准，版权归原出版方所有。