新華社客戶端上海1月6日電（記者仇逸）在惡性腫瘤早期預(yù)警和臨床診斷研究方面矢志鉆研不斷突破，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)隊開發(fā)腫瘤熒光成像技術(shù)，為腫瘤微小病灶（細(xì)胞水平）早期檢測診斷等提供新方法。
據(jù)國家癌癥中心最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國惡性腫瘤每年新發(fā)病例為392.9萬例，死亡233.8萬。惡性腫瘤已成為導(dǎo)致我國居民死亡的首要疾病，嚴(yán)重威脅人民的生命健康。由于缺乏腫瘤早期篩查及就診時間偏晚等原因，大多數(shù)患者確診時已處于臨床晚期，5年生存率僅30.9%。惡性腫瘤的早期發(fā)現(xiàn)和早期治療對提高患者生存率至關(guān)重要、意義重大。腫瘤早期檢測主要包括：血清腫瘤特征標(biāo)志物檢測，該方法靈敏度和特異性低，無法確定腫瘤發(fā)生部位及大小；影像學(xué)技術(shù)如CT和MRI等檢測腫瘤，明確腫瘤發(fā)生部位和大小，但成像分辨率限制，難以發(fā)現(xiàn)2到3毫米的早期腫瘤病灶。因此，高靈敏的早期檢測技術(shù)研發(fā)是惡性腫瘤研究領(lǐng)域的關(guān)鍵問題。
針對目前惡性腫瘤早期檢測技術(shù)瓶頸，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)隊與中國科學(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)隊合作，采用表面修飾技術(shù)，開發(fā)制備了一種新型氮摻雜石墨烯量子點(N-CDs)。N-CDs具有均一的尺寸（4.6納米），晶格氮摻雜結(jié)構(gòu)顯著提高了N-CDs熒光量子效率，使其在540納米處具有強(qiáng)而穩(wěn)定的光致發(fā)光特性。在生物成像方面，與傳統(tǒng)熒光造影劑相比，N-CDs表現(xiàn)出熒光信號強(qiáng)、檢測靈敏度高、穩(wěn)定性好、生物相容性好、可進(jìn)行長時間動態(tài)觀測和活體成像等明顯優(yōu)勢。研究成果于2018年5月發(fā)表于國際知名期刊《先進(jìn)功能材料》。
近期，范先群教授團(tuán)隊在N-CDs腫瘤成像技術(shù)前期研究基礎(chǔ)上再次取得重要進(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+）通過熒光共振能量轉(zhuǎn)移實現(xiàn)熒光增強(qiáng)。利用上述熒光增強(qiáng)機(jī)制，團(tuán)隊開發(fā)了基于N-CDs的腫瘤熒光成像新技術(shù)，成功應(yīng)用于腫瘤細(xì)胞甄別、腫瘤微小病灶檢測和臨床樣本腫瘤細(xì)胞篩查。該技術(shù)對于腫瘤早期診斷、早期干預(yù)和腫瘤可視化研究具有重要意義。研究結(jié)果以“從碳點的方式圖像呈現(xiàn)細(xì)胞有氧糖酵解從而早發(fā)現(xiàn)腫瘤”（“Imaging Cellular Aerobic Glycolysis Using Carbon Dots for Early Warning of Tumorigenesis”）為題于2020年11月27日在線發(fā)表于國際頂級學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)材料》。
研究團(tuán)隊首先利用代謝組學(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，證實腫瘤細(xì)胞有氧糖酵解代謝模式顯著提高胞質(zhì)NAD+水平。腫瘤細(xì)胞胞質(zhì)內(nèi)NAD+水平是正常細(xì)胞的400到600倍，N-CDs與胞質(zhì)NAD+通過熒光共振能量轉(zhuǎn)移過程實現(xiàn)熒光增強(qiáng)，腫瘤細(xì)胞有氧糖酵解代謝的熒光增強(qiáng)實現(xiàn)對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，顯微鏡下可清晰觀察到由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，實現(xiàn)與周圍正常細(xì)胞的完全區(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，通過活體成像技術(shù)對熒光的捕捉，N-CDs實現(xiàn)了對脈絡(luò)膜組織內(nèi)微米級腫瘤病灶（僅10到50個腫瘤細(xì)胞）的熒光識別與標(biāo)記，且隨著腫瘤的生長與侵襲，N-CDs的熒光信號逐漸增強(qiáng)，提示N-CDs可對腫瘤的增殖與轉(zhuǎn)移進(jìn)行動態(tài)熒光監(jiān)測。研究工作從代謝角度揭示了腫瘤檢測新靶點，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技術(shù)。
范先群團(tuán)隊進(jìn)一步收集了包括玻璃體、尿液和胸腹水等臨床樣本進(jìn)行檢測，熒光顯微鏡結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，N-CDs可特異性對玻璃體、尿液和血液中的腫瘤細(xì)胞進(jìn)行熒光捕捉，而脫落的上皮細(xì)胞和紅細(xì)胞等無熒光信號。這種差異化熒光標(biāo)記對于目標(biāo)人群的視覺系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和泌尿系統(tǒng)腫瘤篩查具有重要的臨床價值。
在研究成果基礎(chǔ)上，范先群團(tuán)隊建立了“基于碳氮熒光量子點的有氧糖酵解檢測技術(shù)”和“碳氮量子點腫瘤細(xì)胞檢測技術(shù)”，并申請兩項國家發(fā)明專利。研究團(tuán)隊構(gòu)建腫瘤熒光檢測原型試劑盒，對腫瘤患者玻璃體、尿液、胸腔灌洗液等進(jìn)行檢測，可快速檢測出腫瘤細(xì)胞，具有檢測快、操作易、精度高和準(zhǔn)確性好等優(yōu)點。目前正在推進(jìn)成果轉(zhuǎn)化，力圖熒光診斷試劑盒早日應(yīng)用于臨床，造福腫瘤患者。
鏈接：https://xhpfmapi.zhongguowangshi.com/vh512/share/9675025?channel=weixin
