復(fù)旦大學藥學院陸偉教授與上海交通大學醫(yī)學院肖澤宇教授團隊合作在《Nat. Commun.》發(fā)表術(shù)中影像指導(dǎo)光熱清除微小腫瘤研究的重要進展
2019年5月17日，國際著名學術(shù)期刊《Nature Communications》在線發(fā)表了復(fù)旦大學藥學院陸偉教授課題組與上海交通大學醫(yī)學院肖澤宇教授課題組以 “Albumin tailoring fluorescence and photothermal conversion effect of near-infrared-II fluorophore with aggregation-induced emission characteristics” 為標題的合作研究成果。該成果報導(dǎo)了一種白蛋白-近紅外II區(qū)小分子組成的新型診療一體化制劑，能夠借助于近紅外II區(qū)光學影像技術(shù)，實現(xiàn)在術(shù)中特異地識別腫瘤原發(fā)灶和微小轉(zhuǎn)移灶，同時在影像指導(dǎo)下發(fā)揮光熱治療作用，徹底地精準清除微小腫瘤，從而避免術(shù)后腫瘤的復(fù)發(fā)（DOI：10.1038/s41467-019-10056-9）。
腫瘤是世界范圍內(nèi)高發(fā)病率與死亡率的疾病。當前，手術(shù)切除腫瘤仍然是最有效的治療方法。然而在許多侵襲性或轉(zhuǎn)移性癌癥中，腫瘤邊界分布不清晰，腫瘤生長浸潤到周圍重要器官或神經(jīng)結(jié)構(gòu)。在這種情況下，即使是經(jīng)驗豐富的外科醫(yī)生也無法通過手術(shù)徹底切除腫瘤，以致留下殘余的微小腫瘤。這些殘留的微小腫瘤會引起致命性的腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移。因此，如何實現(xiàn)在術(shù)中檢測并清除這些殘余的微小病灶對癌癥的治療至關(guān)重要。
術(shù)中熒光成像具有分辨率高和成像快速的優(yōu)點，可引導(dǎo)外科醫(yī)生術(shù)中更清楚地區(qū)分微小腫瘤與正常組織。然而，目前臨床使用的術(shù)中熒光探針的激發(fā)和發(fā)射波長在可見光范圍，成像深度有限，組織自發(fā)熒光干擾強。如果能夠找到一種成像深度更深、背景干擾低的近紅外熒光探針分子，它同時還具有吸收光能轉(zhuǎn)化為熱能并產(chǎn)生熱消融的光熱轉(zhuǎn)化性能，就可以實現(xiàn)對術(shù)中檢測到的微小腫瘤實施光熱治療，從而殺死腫瘤細胞。因此，發(fā)展兼具光熱轉(zhuǎn)化性質(zhì)的診療一體化近紅外熒光探針制劑，是術(shù)中診療微小腫瘤技術(shù)能夠臨床轉(zhuǎn)化所亟需解決的關(guān)鍵問題。
研究團隊想到了一種能夠在近紅外II區(qū)波長處（1000 nm至1400 nm）成像的小分子熒光探針。該探針溶解于極性有機溶劑時，熒光發(fā)生淬滅，展示高效的光熱轉(zhuǎn)化性能；當在水溶液中，該探針發(fā)生聚集，光熱轉(zhuǎn)化性能降低，但熒光成像性能增加。有趣的是，研究團隊發(fā)現(xiàn)，人血清白蛋白可通過與該小分子探針發(fā)生高親和力結(jié)合限制其分子旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對其光學性質(zhì)的調(diào)控，使該小分子探針兼具熒光成像和光熱轉(zhuǎn)化的能力。同時，以白蛋白為載體制備的制劑可幫助該小分子探針在腫瘤區(qū)域特異性地遞送和富集。以小鼠原位結(jié)腸癌微小腫瘤為模型，該白蛋白-近紅外II區(qū)小分子診療制劑可實現(xiàn)對0.5 mm × 0.3 mm微小轉(zhuǎn)移腫瘤的術(shù)中清晰熒光成像，且不受腸內(nèi)容物熒光干擾；同時，利用熒光成像可對該制劑的時空分布進行監(jiān)測，用來確定光熱治療激光照射的位置、面積、劑量和時間，進而實現(xiàn)術(shù)中對微小腫瘤的精準光熱清除。本研究為術(shù)中實時檢測并光熱清除微小腫瘤技術(shù)的臨床轉(zhuǎn)化開辟了新的研究思路和方法。
復(fù)旦大學藥學院博士研究生高帥、魏國光、章思航為該論文的共同第一作者；復(fù)旦大學藥學院陸偉教授和上海交通大學醫(yī)學院肖澤宇教授為共同通訊作者。復(fù)旦大學藥學院付偉教授和復(fù)旦大學附屬腫瘤醫(yī)院宋少莉主任醫(yī)師分別對量子化學計算和分子影像研究內(nèi)容做出悉心指導(dǎo)。
該項研究得到了國家自然科學基金“腫瘤演進與診療的分子功能可視化研究”重大研究計劃培育項目的資助，及上海交通大學醫(yī)學院基礎(chǔ)臨床協(xié)同研究中心平臺的支持。
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