先端醫(yī)療 | 腫瘤切除手術(shù)的黑科技：熒光分子探針

腫瘤切除手術(shù)中，往往會(huì)因?yàn)檫^(guò)度切除而傷害周圍組織或由于切除不徹底而影響病人預(yù)后。為了降低復(fù)發(fā)率和改善患者術(shù)后生存質(zhì)量，腫瘤的精準(zhǔn)切除已成為手術(shù)的趨勢(shì)，而術(shù)中引導(dǎo)對(duì)外科醫(yī)生來(lái)說(shuō)變得至關(guān)重要。

目前，外科醫(yī)生在術(shù)中主要依賴視覺(jué)和觸覺(jué)反饋。X射線、PET/CT或MRI等成像方式，主要用于術(shù)前診斷、手術(shù)計(jì)劃或中期評(píng)估，但他們卻很難整合至手術(shù)室場(chǎng)景中。雖然已經(jīng)有不少醫(yī)院開(kāi)始裝備術(shù)中影像設(shè)備，但由于成本高以及實(shí)際操作復(fù)雜而推進(jìn)緩慢。

熒光引導(dǎo)手術(shù)

為了破解技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的腫瘤切除，一種叫做“熒光引導(dǎo)手術(shù)“(fluorescenceguidedsurgery，F(xiàn)GS)的術(shù)中導(dǎo)航技術(shù)逐漸成為外科醫(yī)生的“寵兒”。該技術(shù)利用特定波長(zhǎng)激發(fā)光照射，激發(fā)腫瘤自身熒光、滯留的熒光分子或細(xì)胞攝取的外源性熒光物質(zhì)發(fā)出熒光，引導(dǎo)術(shù)者對(duì)腫瘤進(jìn)行精準(zhǔn)切除。

熒光引導(dǎo)手術(shù)多采用近紅外熒光(NIR，700-900nm)，如ICG、Cy5和 IRDye800CW等。與可見(jiàn)光相比，NIR熒光組織穿透性好(5-10mm)、散射小、背景熒光低，更適合臨床在體成像。目前，吲哚菁綠(ICG)已作為目前唯一一個(gè)被批準(zhǔn)用于臨床的NIR熒光已在肝癌顯影和前哨淋巴結(jié)顯影等應(yīng)用上已初見(jiàn)成效。但由于ICG本身并不具有腫瘤靶向性，自此，具有靶向性的熒光分子探針開(kāi)始進(jìn)入人們的視野。

術(shù)中熒光分子探針成像原理

上圖：靶向熒光分子探針的潛在應(yīng)用示意圖。

下圖：在開(kāi)放和腹腔鏡手術(shù)中實(shí)施熒光引導(dǎo)。經(jīng)靜脈注射后的示蹤劑(手術(shù)前1小時(shí)以內(nèi)，視示蹤劑而定)、腫瘤或其他目標(biāo)組織使用專業(yè)的近紅外攝像機(jī)，從而指導(dǎo)外科醫(yī)生實(shí)時(shí)切除。立即切除后，標(biāo)本可以在手術(shù)室內(nèi)的后桌(用來(lái)分析的桌子)上成像用熒光照相機(jī)和顯微鏡觀察組織樣本。因此，病理學(xué)家可以快速檢查切除邊緣上的熒光，并提供快速反饋給外科醫(yī)生。

靶向熒光分子探針

靶向熒光探針通常由三部分組成：識(shí)別基團(tuán)(recognitionelement)、報(bào)告基團(tuán)(fluorophore)和連接體(linker)。識(shí)別基團(tuán)決定了探針的選擇性和特異性，報(bào)告基團(tuán)決定了其靈敏度，而連接體則可以調(diào)節(jié)探針的大小、藥代動(dòng)力學(xué)、生物分布和帶電情況等特性。

識(shí)別基團(tuán)是探針最核心的部分，主要有兩種識(shí)別策略：一是利用癌細(xì)胞表面過(guò)表達(dá)的受體，如葉酸受體和EGFR等;二是利用腫瘤組織中過(guò)表達(dá)的酶，如組織蛋白酶(cathepesins)和基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)等，這些酶往往和腫瘤的擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移有關(guān)。

A：探針結(jié)構(gòu)

B：基于配受體結(jié)合的探針

C：基于酶激活的探針

靶向熒光分子探針的應(yīng)用

熒光分子影像借助分子探針和熒光內(nèi)鏡設(shè)備，將肉眼不可見(jiàn)的腫瘤“精準(zhǔn)點(diǎn)亮”，廣泛應(yīng)用于手術(shù)導(dǎo)航和早期診斷。

手術(shù)導(dǎo)航

手術(shù)殘留和預(yù)后不良以及癌癥復(fù)發(fā)息息相關(guān)，而過(guò)度切除則可能傷害周圍正常組織。因此判斷腫瘤邊界十分重要。靶向熒光探針能夠在術(shù)中實(shí)時(shí)點(diǎn)亮癌細(xì)胞，幫助醫(yī)生判斷腫瘤邊界和發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移灶，這一概念也就是上文提到的熒光引導(dǎo)手術(shù)。

世界首例熒光導(dǎo)航卵巢癌切除術(shù)

早期診斷

在我國(guó)，消化道惡性腫瘤的發(fā)病率和死亡率遠(yuǎn)高于世界平均水平。早期消化道癌癥其實(shí)并不可怕，預(yù)后良好，治療后5 年的生存率高達(dá)90%。內(nèi)鏡是消化道早癌診斷的主要工具，但現(xiàn)有的內(nèi)鏡檢查技術(shù)并不能滿足胃腸癌診斷的臨床需要，早癌診斷率不足20%。

靶向熒光探針可特異性點(diǎn)亮病變細(xì)胞，幫助醫(yī)生發(fā)現(xiàn)容易疏漏的病變，提高早癌的檢出率。

EMI-137探針可提高結(jié)直腸病變的檢出率

熒光探針臨床研究的現(xiàn)狀

目前，靶向熒光分子探針的研究國(guó)外明顯領(lǐng)先于國(guó)內(nèi)，其中BLZ-100、OTL38、EMI-137和貝伐單抗-IRDye800CW等靶向熒光探針已進(jìn)入臨床研究，其中OTL38 針對(duì)卵巢癌的臨床試驗(yàn)已進(jìn)入III期，此外還有一系列探針正在臨床前開(kāi)發(fā)中。