【分析】西电王忠良团队Angew. Chem.：开发肺部癌灶精准检测的智能型近红外荧光探针- 大数跨境

【分析】西电王忠良团队Angew. Chem.：开发肺部癌灶精准检测的智能型近红外荧光探针

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2023-11-05

导读：近日，西安电子科技大学王忠良教授团队提出将传统近红外染料IR780的非特异性肺积聚优势与合理设计的pH超灵敏磷酸钙（CaP）相结合策略，制备了一种肿瘤酸性可激活的近红外荧光探针，即肺转移示踪剂9（表示

注：文末有研究团队简介及本文科研思路分析

准确检测肺转移对于更好地选择治疗方案和改善癌症预后具有重要意义，但在临床实践中仍然是一个巨大的挑战。近日，西安电子科技大学王忠良教授团队提出将传统近红外染料IR780的非特异性肺积聚优势与合理设计的pH超灵敏磷酸钙（CaP）相结合策略，制备了一种肿瘤酸性可激活的近红外荧光探针，即肺转移示踪剂9（表示为PMT9）。传统的基于CaP的可激活系统通常在细胞内涵体和溶酶体内表现出广泛而连续的pH响应（pH 4.0–6.0），与此不同，开发的PMT9在狭窄的pH范围（pH 6.8–7.0）内表现出强烈的响应，与肿瘤微环境的细胞外pH完全匹配，提供了赋予IR780对肺肿瘤具有增强的特异性的巨大可能性。制备后，IR780的荧光由于聚集引起的猝灭（ACQ）效应（OFF状态）而显著猝灭，使PMT9探针在血液和正常组织中沉默。然而，在到达肿瘤部位时，PMT9可以响应酸性肿瘤pH而被分解，并触发IR780的快速释放。释放的IR780优先靶向，并积聚在肺的肿瘤部位，产生强荧光信号（ON状态）。相反，肺的非肿瘤组织不能被PMT9照亮，从而允许在黑暗背景下进行肿瘤特异性成像。PMT9对肺部肿瘤具有优越的特异性和SBR，不仅可以以高特异性识别原发性肺部肿瘤，还可以准确显示肺部转移灶，使PMT9具有对肺部相关肿瘤病变成像的潜力。

这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上，文章的通讯作者是西安电子科技大学王忠良教授，文章的第一作者是青年教师贾茜博士、张瑞丽副教授和在读博士研究生闫浩浩。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

An Activatable Near-Infrared Fluorescent Probe for Precise Detection of the Pulmonary Metastatic Tumors: A Traditional Molecule Having a Stunning Turn

Qian Jia^‡, Ruili Zhang^‡, Haohao Yan^‡, Yanbin Feng, Fang Sun, Zuo Yang, Chaoqiang Qiao, Xiaocheng Mou, Jie Tian and Zhongliang Wang*

Angew. Chem. Int. Ed., 2023, 62, e202313420. DOI: 10.1002/anie.202313420

研究团队简介

王忠良，国家二级教授、博导、西安电子科技大学生命科学技术学院副院长（主持工作），国家重点研发计划项目首席科学家、国家级青年人才、“分子影像与肿瘤精准诊治”陕西省重点科技创新团队负责人、教育部教指委委员、中国抗癌协会青年理事会副理事长、中国生物物理学会分子影像学专委会委员等，AJNMMI、CCL等期刊编委。

长期从事多模态分子影像探针（磁、荧光、光声等信号）的研发及生物医学应用的研究。目前以通讯作者或第一作者发表SCI论文60余篇，其中1篇1‰ ESI热点论文、3篇1%ESI高被引论文、5篇入选封面论文和5篇亮点报道论文，包括Chemical Society Review(1篇)，Advanced Materials(4篇)，Angewandte Chemie International Edition(3篇)，Nature Communications (1篇)，PNAS(1篇)，ACS Nano(2篇)，Science Bulletin(2篇)，Advanced Functional Materials(3篇)等国际权威期刊，出版专著2部，授权美国发明专利2项和中国发明专利12项，转化2项。以第二完成人获海南省科技进步奖一等奖和中华医学科技奖一等奖各1项，陕西省青年科技奖、中国肿瘤青年科学家奖等。

https://www.x-mol.com/groups/MITM

科研思路分析

Q：这项研究最初是什么目的？或者说想法是怎么产生的？

A：一直以来，IR780在肺部非特异性聚集的问题限制了其在肺部肿瘤检测方面的应用，但我们受这种非特异性肺聚集的启发，设想是否可以利用这一特性实现肺部肿瘤的特异性检测。这种策略的创新之处在于我们不是试图消除IR780在肺部的非特异性积聚，而是尝试将其转化为一种有利于成像检测的优势。通过充分利用其非特异性肺积聚的特性，我们可以设计出一种更有效的肺部肿瘤检测方法。虽然将IR780转化为具有高度特异性的肿瘤检测剂是一项巨大的挑战，但这种策略有可能提高提在肺部肿瘤检测中的特异性和敏感性，从而解决当前近红外成像技术在肺部肿瘤检测方面的瓶颈问题。

Q：研究过程中遇到哪些挑战？

A：本项研究中最大的挑战是如何调节肺转移示踪剂（PMT）在组装过程中的分子间相互作用以及如何实现其对肿瘤弱酸微环境优异的响应性能。在这个过程中，我们团队在智能化成像探针设计和制备方面的经验积累起到了至关重要的作用。此外，光学成像始终受制于其穿透深度浅的问题，无法对深层组织进行有效的可视化研究，未来希望能开发多模态的分子影像探针，通过各种模态优势互补，实现对深层组织的精准可视化研究。

Q：该研究成果可能有哪些重要的应用？哪些领域的企业或研究机构可能从该成果中获得帮助？

A：该pH激活的近红外荧光探针在肺癌肿瘤和肺转移瘤的精确检测方面表现优异，因其在肺转移瘤检测方面具有很高的特异性和灵敏度，因此能够提供及时、可靠的信息来阻断转移进展，从而提高癌症治疗效果。我们相信该研究成果为肿瘤可视化探针的设计与制备提供了一种全新的思路，同时为进一步扩大荧光探针在癌症精确诊断和图像引导治疗中的应用提供了一种有前景的创新策略，将对相关领域的发展产生推动作用。

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