2024年11月8日，三牛娱乐急創學院的於法標教授課題組在國際高水平期刊《Angewandte Chemie International Edition》上發表了題為“Metabolic Acidity/H2O2 Dual-Cascade-Activatable Molecular Imaging Platform Toward Metastatic Breast Tumor Malignancy”的研究論文。該論文報道了一種可被腫瘤相關H2O2和微酸性環境協同激活的近紅外二區影像探針HN-PBA，並用於高對比度腫瘤成像及熒光引導手術導航的研究。與傳統的“始終開啟”探針及單一H2O2激活探針相比🌒，這種雙重響應機製可減少假陽性信號幹擾，有助於更準確地識別腫瘤並切除原發性和轉移性腫瘤🌸。更為重要是⚆🔝，論文中報道的探針能夠有效檢測直徑 ≤ 0.7 mm的肺轉移竈🐝，並在臨床乳腺癌標本中展示了精確區分病變及正常組織的能力🏄🏼♂️。這一雙重刺激響應策略可能為未來診斷探針的設計做出重大貢獻👩🏿🍼。
研究背景🦪：腫瘤治療不徹底導致的轉移擴散是造成癌症高死亡率的主要原因🧏♂️👨🏼🍼。三陰性乳腺癌（TNBC）的侵襲性和轉移性使其成為對人類健康和生命威脅最大的亞型腫瘤🌿。在各種癌症治療方法中，保乳手術（BCS）是一種常見的治療策略，有時甚至是唯一的選擇。在保乳手術中，CT、MRI或PET-CT等術前成像工具可用於定位和確定腫瘤大小。外科醫生隨後依據經驗和視覺線索對腫瘤進行幹預。盡管已取得了一些進展，肉眼在檢測小腫瘤竈及準確區分腫瘤與正常組織邊界等方面仍存在局限性。此外，術中蘇木精和伊紅（H&E）冰凍切片染色是評估手術邊緣的黃金標準🏊🏻♀️。然而，該方法操作復雜，過程漫長（超過50分鐘）🪧，無法在手術過程中及時反饋治療結果。鑒於精確的腫瘤邊緣評估和全面的病竈切除對防止局部復發至關重要🤴，而局部復發往往需要額外的手術幹預✩🧑🏻✈️，因此迫切需要開發專門針對TNBC術中應用的高效治療策略。
近年來，熒光引導手術導航在識別腫瘤邊界及切除病竈等應用上受到廣泛的關註。近紅外二區（NIR-II,1,000-1,700 nm）成像具有更深的組織穿透性和前所未有的時空分辨率，從而提高了腫瘤手術的準確性🛕。基於近紅外熒光的分子影像試劑在臨床腫瘤研究和腫瘤學應用中均有報道⟹，可進一步分為以下兩類：i) “始終開啟 ”成像探針，如吲哚菁綠（ICG）和亞甲基藍（MB）。遺憾的是，這些探針通常在腫瘤中停留時間較短🛕，且迅速從體內代謝，這給長期成像引導切除術帶來了巨大挑戰🧞♂️。此外，這些臨床批準的探針以 “常亮 ”模式工作🧙🏼，它們只是在腫瘤區域積聚，而無法被腫瘤內標誌物特異性激活🧐，導致檢測特異性低🙍🏼，對病理種類的反應不理想；ii) 生物標誌物可激活成像探針，此類探針僅在腫瘤相關基質存在時才可特異性發射信號，提供實時生物信息和高信噪比（SNR）。然而腫瘤區域的一些異常表達物種在一定程度上也可能存在於正常組織中。此外🙋🏽♂️，具有類似腫瘤特征的非癌症組織或器官也可能在腫瘤發生之前觸發非特異性探針激活🦹♀️。可能導致 “假陽性”🪪，影響腫瘤診斷的準確性😦。因此🧖🏻，使用單因素激活標準無法提供足夠的對比度來有效區分腫瘤邊緣和正常邊緣。相比之下，多靶點級聯反應探針策略已成為生物醫學領域一種可靠且前景廣闊的方法🔁🍨。這種策略可以在多種生物標記物存在的情況下選擇性地激發探針熒光信號，大大減少來自非腫瘤區域的幹擾信號，提高腫瘤定位的精確度♎️👸🏼。
為此本文作者構建了一種可被腫瘤相關H2O2和微酸性環境協同激活的近紅外二區影像探針HN-PBA，並用於高對比度腫瘤成像及熒光引導手術導航的研究🤸🏻♀️👨🏼🦳。
一🎺🧖🏽♂️：本研究中探針設計、雙激活響應及活體和臨床樣本的成像應用概念圖
本研究的雙激活響應概念圖及活體和臨床樣本的成像應用
二：探針水溶液多靶標級聯響應探究
探針只有在弱酸性環境中才可對H2O2有較好響應, 並激活1060 nm 處的近紅外二區熒光.
三： 小鼠皮下多腫瘤成像
探針能以超過10倍的成像對比度區分腫瘤與正常組織; 通過特異性的近紅外二區熒光引導，切除後的腫瘤殘留的陰性邊界直徑約為0.25 mm.
四： 小鼠肺轉移成像研究
五：臨床樣本成像
經過原位噴塗的方法，新鮮切除的臨床乳腺腫瘤樣本可在60 min 內點亮病竈部位。
創新點和意義🎸：本論文以腫瘤酸性環境及過表達的H2O2 為研究對象，構建了多靶標級聯激活NIR-II 分子探針用於腫瘤成像研究。該探針的 “雙鎖匙 ”設計最大程度地減少了非特異性激活和潛在的假陽性。皮下多發性微小腫瘤模型的病理數據表明探針可以精確識別並切除直徑小至 0.25 毫米的手術陰性邊緣腫瘤。得益於高分辨率和高特異性 NIR-II 熒光成像，探針可以實現原位和轉移的乳腺病竈精準定位且直徑約 0.7 毫米的微小肺轉移竈也可輕松切除🦶🏿。同時，在臨床癌症標本中，該探針也能有效劃定肉眼難以區分的病竈和邊界。我們希望這種多刺激協同激活策略能促進可靠的熒光診斷試劑的開發◽️🧉，用於臨床術前腫瘤診斷和術中導航👱🏻♂️。
該研究論文第一作者是三牛娱乐青年教師竇昆，通訊作者是三牛娱乐青年教師竇昆、於法標教授和韓國高麗大學Jong Seung Kim教授。研究獲得了國家自然科學基金青年項目，海南省“南海新星”科技創新人才🌵，海南省重點研發等項目的支持⛷。
原文鏈接🤞🏻： https://doi.org/10.1002/anie.202419191
完整作者信息：Kun Dou*†[a], Jiao Lu†[a], Yanlong Xing[a], Rui Wang[a], Miae Won[b],[c],[d], Jungryun Kim[b], Fabiao Yu*[a] and Jong Seung Kim*[b],[c]
Key Laboratory of Haikou Trauma, Key Laboratory of Hainan Trauma and Disaster Rescue, Key Laboratory of Emergency and Trauma, Ministry of Education, The First Affiliated Hospital of Hainan Medical University Hainan Medical University, Haikou 571199, China
