在國家自然科學基金等的資助下，湖南大學化學生物傳感與計量學國家重點實驗室王柯敏教授課題組在核酸適配體的腫瘤活體熒光分子成像研究中，首次提出了基于細胞膜蛋白觸發(fā)構(gòu)型變化的“激活式核酸適配體探針”概念，設(shè)計合成了一種針對腫瘤細胞特異性表達蛋白的發(fā)夾型激活式核酸適配體探針，顯著提高腫瘤細胞成像反差、縮短檢測時間，成功用于裸鼠腫瘤活體實時熒光成像。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在美國科學院院刊上（PNAS 2011, 108, 3900-3905）。自然出版集團著名期刊SciBX用核酸適配體成像（Imaging with aptamers）為題對該工作迅速以封面故事（Cover Story）形式進行了亮點報道和評述。
核酸適配體（又稱Aptamer）是利用核苷酸之間嚴格的識別能力和親和力而設(shè)計的人工合成寡核苷酸，并通過指數(shù)富集配體的系統(tǒng)進化（SELEX）技術(shù)篩選而獲得。它不僅具有類似抗體對靶標高特異性和高親和力的特點，更在許多方面優(yōu)于抗體，如：靶標種類豐富（包括離子、有機染料、蛋白、完整的腫瘤細胞等）、合成方法簡便且重復(fù)性好、修飾靈活以及便于長期貯存和常溫運輸?shù)取Ｌ貏e是作為一種分子量小、陰離子性且無免疫原性的分子探針，核酸適配體在活體內(nèi)具有組織滲透和吞噬速率快，血液和非靶組織滯留時間短和靶組織聚集效率高等優(yōu)勢，是一種潛在理想的活體成像探針。傳統(tǒng)的核酸適配體活體成像探針主要是采用“always on”模式，由于信號始終存在，在活體內(nèi)往往表現(xiàn)出背景信號高、檢測時間長、成像對比度不高和靈敏度有限等缺點。如果能夠巧妙設(shè)計只有在特定靶腫瘤目標刺激下才能產(chǎn)生可檢測信號的激活式核酸適配體成像探針，則有可能顯著降低活體成像背景，縮短檢測時間，提高腫瘤成像對比度和檢測靈敏度，為活體腫瘤的診斷分析提供一種更為理想的成像模式。
針對活體腫瘤的高靈敏度、高特異性檢測需要，該課題組創(chuàng)新性的提出了“激活式核酸適配體探針”的概念，以人類急性白血病細胞CCRF-CEM細胞的核酸適配體為模型，構(gòu)建了針對CCRF-CEM細胞膜表面腫瘤標志性蛋白的激活式核酸適配體探針，不僅成功實現(xiàn)了緩沖液和血清體系中CCRF-CEM細胞的快速、靈敏、特異檢測以及活體內(nèi)CCRF-CEM腫瘤的高對比度和特異性診斷成像，而且與傳統(tǒng)“always on”單熒光標記核酸適配體探針相比，成像反差顯著提高，檢測時間也由原來的數(shù)小時縮短至十幾分鐘。該研究不僅為核酸適配體在腫瘤活細胞檢測和活體成像研究中的應(yīng)用提供了全新的手段和思路，而且為腫瘤活體熒光分子成像領(lǐng)域開發(fā)了一類具有普遍適用潛力的激活式分子探針，具有重要的科學價值和廣泛的臨床前實驗以及臨床實驗應(yīng)用前景。