
近期,吉林大学中日联谊医院高宇飞教授团队和中科院自动化研究所田捷、胡振华团队在《EBioMedicine》发表题为“Near-infrared II fluorescence-guided glioblastoma surgery targeting monocarboxylate transporter 4 combined with photothermal therapy”的研究论文。该研究中设计并合成一种可以靶向胶质瘤细胞表面分子、具备近红外二区荧光手术导航能力、通过光热效应进一步杀伤肿瘤的探针。
脑胶质瘤(GBM)是一种高度侵袭性的脑肿瘤,复发率高且预后不佳。治疗这种肿瘤面临多重挑战。首先,由于其浸润性生长特性,术中准确评估肿瘤边缘对治疗效果至关重要,但仅依赖肉眼观察和触诊常难以明确辨别肿瘤与正常组织边界。其次,生理屏障如血脑屏障(BBB)限制药物进入中枢神经系统,导致治疗效果不佳和复发率高。因此,迫切需要开发针对脑肿瘤的高效、安全且快速的可视化诊断和治疗技术。整合成像与治疗的技术能显著优化治疗过程,最大限度减少对健康脑组织的损伤。目前的成像技术如磁共振成像(MRI)、计算机断层扫描(CT)虽有其优势,但在生物安全性、灵敏度、实时动态成像和分辨率等方面仍存在局限。
在这项研究结果中,研究人员通过用使用肿瘤细胞膜包裹ICG-NHS与MCT4的单克隆抗体制备的成像探针。使用透射电子显微镜(TEM)观察探针结构,后测得探针的水合粒径约为138nm。探针的红外吸收峰在794nm处,发射峰在828nm处。
将CCM-mAb-ICG、mAb-ICG和ICG注射到荷瘤模型的小鼠的尾静脉中,并使用NIR-II成像系统获取荧光图像。CCM-mAb-ICG组在注射探针4小时后在肿瘤区域检测到荧光信号,荧光信号随着时间的推移逐渐增加,肿瘤背景比(TBR)在10小时达到峰值,72小时后,肿瘤荧光信号与周围组织的荧光信号相似。
原位荷瘤小鼠在注射探针后,在近红外荧光手术导航的辅助下进行肿瘤手术切除,将肉眼可见的有荧光信号的组织完全切除,在切开头皮和颅骨之后SBR可达6.3。术后解剖剥离出小鼠脑组织和肿瘤组织,组织病理结果显示肿瘤完全切除。
然后对注射探针的原位荷瘤小鼠脑组织进行切片研究,可见探针荧光信号分布在肿瘤组织内,高倍镜下观察,荧光信号分布在肿瘤细胞膜附近。
该探针具备光热治疗能力。用探针进行的光热治疗可以抑制肿瘤组织生长。此外,注射探针后对重要器官进行了切片,组织病理学结果表明未发现探针有组织毒性。

通讯作者简介
高宇飞 教授
吉林大学中日联谊医院
. 主任医师/教授/博士研究生导师,吉林大学“唐敖庆学者”英才教授,享受吉林省政府津贴专家。现任吉林大学中日联谊医院副院长,神经外科学科带头人;吉林省脑胶质瘤精准诊疗重点实验室主任;吉林省神经肿瘤工程实验室负责人。先后留学于德国、日本、英国,致力于中枢神经系统肿瘤发生、发展机制研究及临床治疗,擅长垂体及颅底肿瘤的内镜手术治疗。
. 现兼任中华医学会医学工程学分会常委;中国康复医学会意识障碍康复专业委员会副主任委员;中国医师协会神经外科医师分会委员;中国医师协会脑胶质瘤专业委员会委员;吉林省医学会常务理事;吉林省医师协会神经外科医师协会副主任委员。
. 发表高水平论文80余篇,主编、参编著作30余部;主持科技部2030-重大项目、国家自然科学基金、中国博士后基金、教育部等课题近30项,可支配科研经费近800万元;获吉林省科学技术进步奖,自然科学学术成果奖等10项。先后培养硕士研究生16人,博士研究生8人。
田捷 教授
中科院自动化研究所
. 教授,工学博士,AAAS、IEEE、IAMBE、AIMBE、IAPR、ISMRM、SPIE、OSA、WMIS(美国科学促进会,国际电气电子工程师学会,国际生物医学工程学会,美国生物医学工程学会,国际模式识别学会,国际医用磁共振学会,国际光学工程学会,美国光学学会和世界分子影像学会的会士)Fellow。主要从事医学影像人工智能、分子影像、新一代成像设备研究,在相关领域的理论算法、关键技术、系统设备和实验应用等方面取得了系统的创新成果。
. 2002年获国家“杰出青年”科学基金(结题获评优秀),2007年入选教育部“长江学者”奖励计划特聘教授;2014-2021年连续8年入选Elsevier医学科学高被引学者榜单、2021年入选科睿唯安全球高被引科学家榜单。
. 作为第一完成人于2003年、2004年两次获得国家科技进步二等奖,2010年、2012年两次获得国家技术发明二等奖,2012年获得何梁何利基金科技进步奖,2017年全国创新争先奖状。于2006年、2011年两次任科技部国家重点基础研究计划973项目首席科学家(结题均获评优秀);2012年和2020年两次任国家基金委国家重大科研仪器设备研制专项负责人(均为部门推荐)。
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