日前，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院眼科范先群教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一項(xiàng)腫瘤熒光成像新技術(shù)，成功應(yīng)用于腫瘤細(xì)胞甄別、腫瘤微小病灶檢測(cè)和臨床樣本腫瘤細(xì)胞篩查，成果不久前發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《Advanced Materials》。
論文標(biāo)題截圖
惡性腫瘤是導(dǎo)致我國(guó)居民死亡的首要疾病。國(guó)家癌癥中心最新數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)惡性腫瘤每年新發(fā)病例392.9萬(wàn)例，死亡233.8萬(wàn)。由于缺乏腫瘤早期篩查及就診時(shí)間偏晚等原因，大多數(shù)患者確診時(shí)已處于臨床晚期，5年生存率僅30.9%。惡性腫瘤早期發(fā)現(xiàn)和早期治療對(duì)提高生存率至關(guān)重要。目前腫瘤早期檢測(cè)主要包括：血清腫瘤特征標(biāo)志物檢測(cè)，該方法靈敏度和特異性低，無(wú)法確定腫瘤發(fā)生部位及大小；影像學(xué)技術(shù)如CT和MRI等檢測(cè)，受成像分辨率限制，難以發(fā)現(xiàn)2-3 mm的早期腫瘤病灶。
為尋找高靈敏早期腫瘤檢測(cè)手段，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院眼科范先群教授團(tuán)隊(duì)與中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所丁古巧研究員團(tuán)隊(duì)合作，采用表面修飾技術(shù)，開(kāi)發(fā)制備了一種新型氮摻雜石墨烯量子點(diǎn)(N-CDs)。它具有均一的尺寸（4.6nm），晶格氮摻雜結(jié)構(gòu)可顯著提高熒光量子效率。與傳統(tǒng)熒光造影劑相比，它在生物成像方面表現(xiàn)出熒光信號(hào)強(qiáng)、檢測(cè)靈敏度高、穩(wěn)定性好、生物相容性好、可進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)態(tài)觀測(cè)和活體成像等明顯優(yōu)勢(shì)。
在前期研究基礎(chǔ)上，近日，范先群教授團(tuán)隊(duì)再獲重要進(jìn)展，首次發(fā)現(xiàn)N-CDs可與腫瘤有氧糖酵解代謝中間產(chǎn)物氧化型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）通過(guò)熒光共振能量轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)熒光增強(qiáng)。利用這一熒光增強(qiáng)機(jī)制，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了基于N-CDs的腫瘤熒光成像新技術(shù)，并成功應(yīng)用于腫瘤細(xì)胞甄別、腫瘤微小病灶檢測(cè)和臨床樣本腫瘤細(xì)胞篩查。該技術(shù)對(duì)于腫瘤早期診斷、早期干預(yù)和腫瘤可視化研究具有重要意義。研究結(jié)果由《先進(jìn)材料》于2020年11月27日在線發(fā)表。
范先群教授在手術(shù)中
范先群團(tuán)隊(duì)首先利用代謝組學(xué)技術(shù)繪制了腫瘤細(xì)胞和正常細(xì)胞的代謝特征圖譜，證實(shí)腫瘤細(xì)胞有氧糖酵解代謝模式顯著提高胞質(zhì)NAD+水平，為正常細(xì)胞的400~600倍。N-CDs與胞質(zhì)NAD+通過(guò)熒光共振能量轉(zhuǎn)移過(guò)程形成熒光增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤早期微小病灶與正常組織的熒光甄別。在腫瘤細(xì)胞與正常細(xì)胞混雜共培養(yǎng)模型中，研究人員可清晰觀察到由N-CDs標(biāo)記的包括視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤、脈絡(luò)膜黑色素瘤、肝癌和尿路上皮癌等13種腫瘤細(xì)胞的亮綠色熒光，與周圍正常細(xì)胞完全區(qū)分，敏感度和特異性高達(dá)97.87%和96.15%。在小鼠眼腫瘤原位模型中，通過(guò)活體成像技術(shù)對(duì)熒光的捕捉，也可實(shí)現(xiàn)對(duì)脈絡(luò)膜組織內(nèi)微米級(jí)腫瘤病灶（僅10-50個(gè)腫瘤細(xì)胞）的熒光識(shí)別與標(biāo)記，且隨著腫瘤的生長(zhǎng)與侵襲，其熒光信號(hào)逐漸增強(qiáng)，使對(duì)腫瘤的增殖與轉(zhuǎn)移進(jìn)行動(dòng)態(tài)熒光監(jiān)測(cè)成為可能。N-CDs也可特異性對(duì)研究人員從醫(yī)院臨床收集的玻璃體、尿液和血液中的腫瘤細(xì)胞進(jìn)行熒光捕捉，脫落的上皮細(xì)胞和紅細(xì)胞等則無(wú)熒光信號(hào)。這對(duì)于視覺(jué)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和泌尿系統(tǒng)腫瘤篩查具有重要的臨床價(jià)值。
該研究從代謝角度揭示了腫瘤檢測(cè)新靶點(diǎn)，明確了N-CDs熒光增強(qiáng)的分子作用新機(jī)制，為腫瘤早期檢測(cè)與篩查提供了一種低成本、高精準(zhǔn)和普適的可視化腫瘤檢測(cè)技術(shù)。
范先群團(tuán)隊(duì)由此建立“基于碳氮熒光量子點(diǎn)的有氧糖酵解檢測(cè)技術(shù)”和“碳氮量子點(diǎn)腫瘤細(xì)胞檢測(cè)技術(shù)”，并申請(qǐng)兩項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利。他們構(gòu)建了腫瘤熒光檢測(cè)原型試劑盒，對(duì)腫瘤患者玻璃體、尿液、胸腔灌洗液等進(jìn)行檢測(cè)，可快速檢測(cè)出腫瘤細(xì)胞，具有檢測(cè)快、操作易、精度高和準(zhǔn)確性好等優(yōu)點(diǎn)。目前這一熒光診斷試劑盒正在推進(jìn)成果轉(zhuǎn)化，有望應(yīng)用于臨床，造福腫瘤患者。
責(zé)任編輯：姜泓冰
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