AM:多通道近紅外二區(NIR-II)探針用於腫瘤侵入性淋巴結的檢測和...

2021-01-12 騰訊網

對腫瘤轉移的監測和檢測是對腫瘤的分期分級、治療方案的確定以及愈後判斷的關鍵參數。由於淋巴轉移是腫瘤細胞擴散的重要途經,因此通常手術會切除前哨的淋巴結(SLN)進行活檢。如果前哨淋巴結未檢出癌細胞,則表明癌症暫未擴散,不需要進行周邊全部淋巴結的清掃;反之亦然。前哨淋巴結活檢廣泛應用於乳腺癌、黑色素瘤、宮頸癌和子宮癌等腫瘤的分級診斷。目前前哨淋巴結的檢測和靶向切除的金標準是基於放射性探針鎝-99m,儘管所需注射量的放射性較低,人們仍希望找到光學成像的方法進行替代,以改善總體的安全性和工作流程。近年來大量的臨床試驗表明,吲哚菁綠(ICG)可以用作放射性示蹤劑的一種可靠的替代方法,它可以顯著縮短手術時間並地改善傳統方法對SLN定位的精準度。然而,基於ICG的臨床造影劑也如嚴重的光漂白、成像深度有限、信號對比度和靈敏度差等限制,這導致當前基於ICG的手術導航需要在亮度降低的光線下進行,或需要反覆切換白光和ICG的激發光以降低ICG的總體曝光時長,這在一定程度上限制了手術的精度和效率。

另一方面,前哨淋巴結活檢是術前進行的侵入性手術,活檢術需要一定的時間來對結果進行判定從而進行治療方案的確定。如果我們能夠在術中切除淋巴結的過程中就能夠檢測淋巴轉移灶,則可以為患者和外科醫生節省時間。更重要的是,對轉移灶的精準檢測可使手術節省更多的淋巴結,同時提高診斷治療效率。因此,在淋巴結手術導航期間同時顯示前哨淋巴結中的腫瘤轉移具有重要的臨床應用價值。目前臨床的螢光成像集中在可見光和近紅外一區(NIR-I,700至900納米)。這種較窄的近紅外窗口限制了多通道探針設計,因為在窄窗口內的多個探針會具有明顯的發射波重疊,這會降低雙色成像的靈敏度。將成像範圍擴展到近紅外二區(NIR-II)窗口可提供更多的通道選擇進行非重疊多色成像。更重要的是,近紅外二區成像可顯著的提高組織穿透深度和成像的對比度。

美國國立衛生研究院陳小元課題組及合作者開發了兩種光譜不重疊的近紅外二區探針,對小鼠腫瘤及鄰近的淋巴結實時雙色成像,實現了同時對轉移灶和SLN螢光導航切除術。他們在NIR-IIa(1100-1300 nm)窗口中,篩選了一種明亮且有顯著腫瘤富集的給體-受體-給體(D-A-D)染料(IR-FD),以進行原位/轉移性腫瘤成像。在NIR-IIb(> 1500 nm)窗口中,選用帶有緻密聚合物包裹的核/殼量子點(QDs)進行前哨淋巴結成像。與臨床使用的吲哚菁綠(ICG)相比,該量子點具有顯著提高的相對成像亮度和光穩定性,因此在NIR-IIb區間成像幾乎是零背景螢光及組織散射,成像只需皮摩爾(picomolar)劑量即可。儘管在手術中只使用極微量的量子點探針,但其仍具有一定的安全顧慮,對此我們進一步對此進行了改良。我們在量子點表面進行包覆和修飾了淋巴組織靶向抗體。在探針通過淋巴結時,淋巴結如同濾網將對其網羅在內,並在後續的導航手術中連同注射位點(原位腫瘤)被完全切除。實驗證明,與未修飾靶向性抗體的淋巴結成像探針相比,修飾過的探針大部分滯留在前哨淋巴結。這使得該探針相對其他量子點探針具有更高的安全性。另外,這種雙NIR-II手術導航系統可以全程在強白光的照射下進行,從而增加了其在臨床使用中的便利性和效率。

研究者相信,此項研究將會為螢光導航系統提供新的思路,也真正發揮了近紅外二區的成像優勢——大於1500納米區間的低散射、低自發螢光和高穿透深度。該研究是由美國國立衛生研究院陳小元團隊、吉林大學朱守俊團隊、南方科技大學的梁永曄團隊和武漢理工大學的張明曦團隊合作完成。相關論文在線發表在Advanced Materials上,並於當期Back Cover做簡要介紹。

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