韩国庆熙大学研究生院生物医学系的Youngwoong Kim等开发无毒的荧光探针NPO-o-Pyr用于GBM切除术。该探针由2-羟基吡啶、4-氯-7-硝基苯并呋喃荧光团组成，对半胱氨酸同型半胱氨酸具有高灵敏度、具选择性、生物相容性和确定GBM位点能力。文章发表于2023年3月的《ACS Sensors》在线。
——摘自文章章节
【Ref: Kim Y, et al. ACS Sens. 2023 Apr 28;8(4):1723-1732. doi: 10.1021/acssensors.3c00004. Epub 2023 Mar 26.】
荧光引导手术（FSG）是使用荧光材料和仪器选择性地观察肿瘤部位，已经广泛应用于难以与正常组织区分的脑肿瘤手术，尤其胶质母细胞瘤（GBM）。但市面上可用的FSG荧光材料有严重的不良反应。韩国庆熙大学研究生院生物医学系的Youngwoong Kim等开发无毒的荧光探针NPO-o-Pyr用于GBM切除术。该探针由2-羟基吡啶、4-氯-7-硝基苯并呋喃（NBD）荧光团组成，对半胱氨酸（Cys）同型半胱氨酸（Hcy）具有高灵敏度、具选择性、生物相容性和确定GBM位点能力。文章发表于2023年3月的《ACS Sensors》在线。
研究通过2-羟基吡啶和NBD荧光团合成新型的无毒荧光探针（NPO-o-Pyr），对其进行光谱分析、细胞毒性分析、共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）细胞成像、荧光组织成像系统（FTIS）小鼠组织成像、FTIS人类脑组织成像等一系列实验证明，NPO-o-Pyr可以成为新的FSG荧光探针。作者分析生物硫醇敏感部分的酚和吡啶衍生物对各种细胞系的生物毒性并与之前报道的苯酚和4-羟基吡啶进行对比。分析4种离开基因（leaving group，LG）候选物质的生物毒性结果表明，高浓度2-羟基吡啶对细胞毒性低，而苯酚和4-羟基吡啶对所有细胞系均表现明显的毒性（图1）。
通过共聚焦激光扫描显微镜观察NPO-o-Pyr在U87MG细胞上对Cys/Hcy的感知能力；结果证实，用NPO-o-Pyr处理的U87MG细胞比对照组有明显的荧光发射。Cys/Hcy预处理组比未处理组的发射强度更高（约1.5−3.0倍）。用硫醇清除剂预处理组，发射强度显著降低；因此，NPO-o-Pyr的Cys/Hcy检测能力在GBM细胞中具有较好的可视性。使用荧光染色确定NPO-o-Pyr及其反应产物的细胞亚器官分布。利用CLSM成像数据计算发现，NPO-o-Pyr在溶酶体和线粒体中的荧光一致性。结果表明，细胞溶酶体的荧光一致性高达84.2%，细胞膜也显示一定程度（14.6%）的荧光一致性。NPO-o-Pyr证实，Cys/Hcy存在于细胞内溶酶体并从细胞膜中分泌。上述结果展示，NPO-o-Pyr在GBM精确成像方面的潜力。
为验证NPO-o-Pyr在体内GBM成像的能力，作者采用荧光素酶表达的GBM细胞株（Luc-U87MG细胞）建立GBM异种移植模型。肿瘤形成后的小鼠随机分为两组，静脉注射PBS组和NPO-o-Pyrr组。注射后20min，对主要器官使用FTIS进行体外成像分析。结果显示，除大脑外的其它器官中，两组之间的荧光无显著差异，而在大脑中，NPO-o-Pyr组的成像效率明显高于PBS组。作者在GBM小鼠与正常小鼠中使用相同方法，比较和分析PBS处理与NPO-o-Pyr处理的结果，证实NPO-o-Pyr仅在GBM异种移植小鼠模型中显示显著的成像效率，而且这种荧光仅明显地存在于肿瘤中。根据这些结果得出结论，NPO-o-Pyr只能清楚地识别和可视化颅内肿瘤的位置（图2）。
随后，作者收集GBM患者在脑外科手术中切除的正常脑组织和GBM组织。用NPO-o-Pyr浸渍和喷雾两种方法处理，并分析FTIS荧光成像。结果显示，仅在NPO-o-Pyr处理的GBM组织中显示显著的高信号，在正常活检组织则未出现高信号。表明NPO oPyr可以选择性地提示GBM肿瘤部位。作者将NPO-o-Pyr和PBS分别喷洒在脑组织上，然后使用FTIS在30分钟内成像分析荧光变化，结果为GBM组织在喷洒NPO-o-Pyr后20分钟内显示改变。通过临床肿瘤样本的检验结果证明，NPO-o-Pyr是可以在人GBM手术中作为FGS的新荧光探针（图3）。图3. 在临床GBM样本的实验结果。
综上所述，该研究开发无毒的新型生物硫醇传感荧光探针NPO-o-Pyr可用于GBM手术，作为临床FSG试剂，成为GBM手术的重要辅助工具。声明：脑医汇旗下神外资讯、神介资讯、神内资讯、脑医咨询、AiBrain 所发表内容之知识产权为脑医汇及主办方、原作者等相关权利人所有。
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