非可控性炎症如何向肿瘤转化的机制尚不明确，而寻找转化过程中的关键节点或关键分子，描述其动态变化，对于阐明转化机制具有重要的意义。但由于调控网络的复杂性以及相关活体分析观察手段的缺乏，从整体动物水平上，获取相关分子在炎症-肿瘤过程实时动态变化的数据，是一个巨大的挑战。本研究选取肽酶Legumain作为标志分子，结合特异性检测Legumain的新型前体探针，应用基于荧光共振能量转移技术的分子影像方法学，研究高精度的无创式活体示踪成像技术。并选取恶性结肠癌作为肿瘤实验模型，在炎-癌转化不同进程中对Legumain进行实时动态定性定量影像分析，并考察其应用于预测、早期诊断，肿瘤定位和肿瘤调控防治的可能性。采用人工神经网络模型进行数据处理分析与Legumain关联性最强的肿瘤因子，通过调控这些因子，考察Legumain的变化及肿瘤干预情况，试图阐述Legumain在炎-癌转化调控网络中的作用。

本课题利用基于荧光共振能量转移原理的近红外新型多肽前体探针，针对结肠炎-结肠癌发生发展阶段组织细胞外高表达酶Legumain为靶标，在体水平进行靶标的检测与肿瘤示踪。设计了适合近红外活体成像的基于有机和无机荧光材料的两种探针，利用计算机动力学模拟技术指导设计出既适合Legumain酶切，又满足荧光共振能量转移构象要求的的底物肽段，得到具有酶切响应性激活的可增强渗透功能的目标探针肽段。目前已经在异位种植瘤模型上实现在体肿瘤成像，在原发性结肠癌模型上实现离体示踪，荧光定位与靶标定位一致，具有良好的组织选择性。我们还制备了原发性结肠炎-结肠癌转化的动物模型，来研究Legumain在炎-癌转化中的变化。结果显示在炎症急性期的Legumain的表达迅速上调，但在炎症恢复期其表达量相对炎症急性期急剧下降，进入慢性炎症期，Legumain的表达水平又显著升高，肿瘤期持续高表达，但在肿瘤后期Legumain的表达量又显著下调。提示了Legumain与炎症与癌症进程密切相关。