近日，深圳大学医学部生物医学工程学院黄鹏特聘教授团队在国际顶级学术期Science Advances（影响因子11.7，中科院一区，TOP期刊）上发表了题为“Reversibly photoswitchable protein assemblies with collagen affinity for in vivo photoacoustic imaging of tumors”的研究论文。

该项研究的所有工作均在深圳大学完成，该团队副研究员陈帅、研究生黎开心为论文共同第一作者，黄鹏教授为独立通讯作者，该团队所在的生物医学工程学科属于广东省优势重点学科。

光声（PA）成像是一种非电离的混合成像技术，结合了光学成像的高对比度与超声成像在深层组织中的高空间分辨率，从而克服了单纯光学或超声成像的局限性。其在无标签成像领域具有显著的优势，然而，由于内源性生物分子（如血红蛋白和黑色素）的强光吸收导致了较大的背景噪声，大大削弱了PA成像的灵敏度。因此，发展新型探针实现无背景PA成像是研究的热点。

伴随着多尺度PA成像的快速发展，可逆光开关蛋白探针（尤其是细菌光敏色素）显现出巨大的应用潜力，这些基因编码的光吸收体与胆绿素（BV）IXα染料结合，能够在红光和近红外光吸收状态之间切换，并且具有抗光漂白性能，使它们非常适合用于长期PA成像。通过减去在两种不同状态下获取的PA图像，这种技术被称为背景抑制PA成像。

可逆光开关蛋白探针的光致变色特性有助于消除多余的背景噪声，尤其适用于深部肿瘤PA成像。近日，该团队通过AlphaFold成功开发了一种基于可逆光开关蛋白的组装体（DrBphP-CBD），该蛋白通过将极端嗜辐射菌（Deinococcus radiodurans）中的光敏模块（DrBphP）与胶原结合域（CBD）进行基因融合并制备。这些蛋白组装体的尺寸在100纳米左右，由24个DrBphP二聚体和12个CBD三聚体组成，展示出24个蛋白亚基。

该纳米组装体对胶原具有强亲和力，以及显著的光开关对比度，极大地提升了PA成像的对比度。在多种小鼠肿瘤模型中，通过静脉注射DrBphP-CBD，该组装体展现出优异的肿瘤靶向性，并表现出较长的肿瘤滞留时间。通过背景抑制PA成像技术，大大地减少了背景的噪音，显著地提高了PA成像的对比度。研究结果表明DrBphP-CBD作为光声对比剂展现出的高特异性和优越的光开关对比度，有望在未来的临床应用中提升光声成像技术的诊断精度，推动癌症早期检测和治疗监测的进一步发展。

本研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省基础研究计划、深圳市科技计划基础研究等项目的支持。

论文链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adn8274