西安电子科技大学王忠良教授Angew. Chem.：IR780特异性检测肺转移瘤

癌症转移涉及癌症细胞从原发部位扩散到身体其他部位。肺作为循环系统的主要器官，是一个极为常见的转移靶点，几乎占癌症转移的50%。因此，通过对肺转移的特异性检测可以获得及时可靠的信息来阻止转移进展，从而改善癌症的治疗和结果。IR780碘化物作为一种亲脂性阳离子近红外染料，已被广泛用于体内近红外成像。研究表明，IR780由于其非特异性摄取，易在肺部积聚，导致特异性差和信噪比（SBR）低。因此，赋予IR780更强的特异性来区分肺肿瘤和正常肺组织是一个巨大的挑战。

近日，西安电子科技大学王忠良教授团队将非特异性肺积聚的IR780与pH敏感性的磷酸钙（CaP）相结合，制备了一种肿瘤酸性特异性激活的近红外荧光探针——肺转移示踪剂9（PMT9）。开发的PMT9在狭窄的pH范围（pH 6.8–7.0）内响应，该响应pH范围与肿瘤微环境的胞外pH接近，赋予IR780对肺肿瘤具有增强的特异性的可能。IR780的荧光由于聚集引起的猝灭（ACQ）效应（OFF状态），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）。PMT9对肺肿瘤具有较高的特异性和SBR，不仅能以高特异性鉴定原发性肺肿瘤，而且能够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。

该研究以题为“An Activatable Near-Infrared Fluorescent Probe for Precise Detection of the Pulmonary Metastatic Tumors: A Traditional Molecule Having a Stunning Turn”的论文发表在《Angew. Chem.》期刊上。

图1. PMT9探针用于肺部相关肿瘤病变特异性成像的示意图。

图2. PMT组装过程中的光谱变化。

图3. PMT9的pH依赖性特性。

图4. 异种移植非小细胞肺癌（A549）小鼠体内荧光成像。

图5. PMT9体内原位肿瘤成像能力的评估。

图6. PMT9体内肺转移成像能力评估。

总之，受IR780在体内成像中不利特性的启发，研究者成功地开发了一种基于IR780的酸性激活的近红外荧光纳米探针PMT，用于精确检测肺肿瘤和肺转移。研究者系统地研究了聚合物模板、合成pH、染料掺杂浓度和组装工艺等制备参数对PMT体外荧光性能和响应性的影响。通过优化合成条件，获得的PMT9不仅可以特异性地响应肿瘤细胞外pH，而且可以将pH变化急剧转化为独特的荧光信号，从而产生显著的荧光ON/OFF对比度。研究结果表明，PMT9在肺肿瘤中只能被弱酸性激活，但在正常组织中保持沉默，这大大降低了IR780在体内非特异性积累产生的背景荧光。因此，PMT9不仅提供了可靠的荧光信号来定位小鼠模型中的原发性肺肿瘤，而且在具有高SBR的肺中精确地检测到转移灶，使PMT9对于肺相关肿瘤病变具有强大的成像能力。这项研究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。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/anie.202313420