新型探针技术如何助力多种疾病研究？

本文中，小编整理了多篇研究报告，共同解析科学家们如何利用探针技术进行多种疾病的研究，分享给大家！

【1】J Biomed Optics：新型探针有助于黑色素瘤的早期检测

doi：10.1117/1.JBO.23.12.125004

黑色素瘤是最致命的皮肤癌，每年全球有超过130，000人被诊断出来。现在正在开展的一项有助于早期检测的工具：一种简单的激光探针，能够在几秒钟内区分无害痣和癌症。

“对于皮肤癌，有一种说法，如果你能发现它，你可以阻止它 - 而这正是这个探针的设计目的，”研究员Daniel Louie说：“我们使用廉价材料开发这项技术，因此最终的设备易于制造，并可能会被广泛用作皮肤癌的初步筛查工具。探头的工作原理是光波在穿过物体时会发生变化。研究人员将激光照射到志愿者患者的皮肤组织中，并研究了这种光束发生的变化。

【2】Angew Chem：新型化学探针帮助看见大脑免疫细胞

doi：10.1002/anie.201903058

韩国和新加坡的研究人员首次开发出一种化学探针，可以对活体动物大脑中的一种名为小胶质细胞的免疫细胞进行实时成像。这项发现由韩国浦项科技大学基础科学研究所(IBS)和新加坡生物成像联盟(SBIC)和新加坡科学、技术和研究机构(A*STAR)的新加坡免疫网络(SIgN)领导；此外，新加坡杜克大学-新加坡国立大学医学院(Duke-NUS Medical School) 进行了关键的成像研究以帮助科学家了解大脑疾病的发展，如中风，自闭症，阿尔茨海默氏症和帕金森病。

小胶质细胞是大脑中主要的免疫细胞。虽然小胶质细胞在一个世纪前就被发现，但直到最近研究人员才发现它们在各种神经系统疾病的发展中发挥着重要作用。这些发现得益于分离这些细胞的技术的进步，以及从小胶质细胞谱系中表达荧光蛋白的转基因小动物系统，从而使光学显微镜能够实时成像。然而，研究人类和灵长类动物的小胶质细胞是极其困难的。

【3】ACS Nano：科学家利用纳米探针捕捉残余肿瘤细胞

doi：10.1021/acsnano.8b02681

近日，来自上海交通大学的研究人员在ACS Nano杂志上发表了一项最新的研究成果，该研究构建了基于缝隙增强拉曼探针的诊疗一体化系统，实现在术中高特异、高灵敏地检测残余微小肿瘤细胞，同时能发挥光热治疗作用清除残余微小肿瘤细胞，以避免术后肿瘤的复发。

当前，手术切除仍然是最有效的肿瘤治疗方法。然而，在许多侵袭性或转移性癌症中，肿瘤边界分布不清晰，肿瘤生长浸润周围重要器官或神经结构。在这种情况下，即使是经验丰富的外科医生也无法通过手术彻底清除肿瘤，以致留下残余的微小肿瘤。这些残留的微小肿瘤会引起致命性的肿瘤复发和转移。因此，如何实现在术中检测并根除这些残余的微小肿瘤对癌症的治疗至关重要。

【4】Nat Commun：准确无残留！荧光探针精准指导手术切除乳腺癌！

doi：10.1038/s41467-018-05727-y

一个来自荷兰和中国的合作研究团队对一种用于辅助乳腺癌病人手术过程中肿瘤组织切除的荧光探针进行了测试，相关研究成果于近日发表在《Nature Communications》上。进行手术切除的乳腺癌病人常常会切除一些必需的正常乳腺组织，因为常规手术会切除肿瘤组织周围一圈的正常组织，以此来防止隐藏的乳腺癌组织被残留下。尽管如此，仍然还有20%的病人需要进行第二次手术来切除残留的肿瘤组织。这是由于肿瘤细胞很难区分，外科医生在手术中常常会依赖他们的手指去寻找小的肿瘤块。

由于存在这样的问题，医学研究人员一直在试图开发荧光染料以提高手术切除的准确性。就像它们的名字一样，荧光探针是可以注射到体内使癌细胞发光的化合物，从而使癌细胞更容易被看到。在这项新研究中，研究人员注意到尽管相关的研究很多，但是并没有人测试过使用这些荧光探针是否可以提高临床手术效果。为了解决这个问题，他们设计了一个相关实验。

【5】Chem Sci：科学家开发出新探针可体内追踪细胞长达一周，将加速细胞疗法

doi：10.1039/c8sc00900g

涉及将工程化的免疫细胞回输到病人体内进行肿瘤治疗的免疫疗法将由于一种新型成像系统而往前迈一步。科学家们已经开发出了一种新的可以追踪免疫细胞在体内运动长达一周的方法，因此可以帮助医生监控细胞疗法的疗效。研究人员表示这个系统将帮助加速测试这些疗法是否安全。

在现有的技术中，研究人员往往会给免疫细胞标记上可以发出红光的荧光分子，但是这些化合物会很快降解，因此难以追踪超过两天。而现在来自爱丁堡大学的研究人员开发出了一种新的化学试剂，可以长期稳定的发出近红外光用于长时间成像。

这些近红外光可以在不需要手术的情况下通过身体扫描仪检测，可以准确反映标记细胞的位置。在小鼠身上的研究发现这些化合物可以在活体内追踪长达7天。同时这种化学标记不会影响靶细胞的功能，也不会被转移到其他细胞上，这使得研究人员可以准确监控这些回输细胞的命运。

【6】ACS Cent Sci：一种新型分子探针让癌症干细胞无处可逃

doi：10.1021/acscentsci.8b00313

在治疗原发性肿瘤后，癌症干细胞仍然可能潜伏在体内，作好转移到身体其他部位的准备并以更具侵袭性和抵抗治疗的形式导致癌症复发。在一项新的研究中，来自美国伊利诺伊大学香槟分校的研究人员开发出一种分子探针来找出这些难以捉摸的癌症干细胞并照亮它们，这样不仅能够在体外的细胞培养物中而且也能够在天然环境---身体---中鉴定、追踪和研究它们。他们描述了利用这种分子探针在多种人癌细胞系的体外培养物中和活小鼠体内鉴定出癌症干细胞的有效性。

研究者Jefferson Chan表示，这真地是首次能够在癌症干细胞存在的复杂环境中观察到它们---不仅仅是在体外的细胞培养物或者人工肿瘤微环境中。观察到它们是理解它们的第一步。如今，我们能够观察到它们潜藏在何处，随着疾病的进展，它们如何发生变化，或者当进行治疗时，它们如何作出反应。

【7】ACS Omega：新型荧光探针或能有效寻找胰腺癌细胞

doi：10.1021/acsomega.6b00403

患者被诊断为胰腺癌时就意味着其存活期不会超过一年，而且有些研究表明，在未来15年里胰腺癌或将成为癌症相关死亡的第二大主要原因，患者通常需要接受外科手术来移除机体的癌变组织，而化疗和放疗似乎并不会明显改善患者的预后。

为了改善手术中癌症组织的筛查和手术前癌症的检测，来自波特兰州立大学和俄勒冈健康与科学大学的研究人员通过研究开发出了一种能够靶向作用胰腺癌组织的新型荧光探针，这种探针并不需要对其结合来靶向胰腺癌组织，其能够在四种水平下帮助研究人员对肿瘤组织可视化，即器官层面、切除的组织层面、单细胞层面以及亚细胞器层面。相关研究刊登于国际杂志ACS Omega上。

【8】Nat Chem Biol：首次利用荧光探针解析细胞膜的奥秘

doi：10.1038/nchembio.2059

近日，来自日本、美国和印度的科学家们首次在活细胞中观察到了细胞膜中的筏区域，即细胞膜中携带特殊分子群体的活性部位，相关研究刊登于国际杂志Nature Chemical Biology上。文章中研究人员Naoko Komura说道，对于俗称为筏区域的特殊细胞膜结构域的推测已经超过25年了，但科学家们从来没有在活细胞中真正观察到该结构，而本文中研究者就做出了重大的突破。

文章中研究人员观察了神经节甘脂的行为，神经节甘脂是一种特殊的脂质分子，其在机体多种生物学过程中扮演着重要角色，包括脂质筏区域的形成、毒素进入细胞以及化学信号的接收等。然而科学家们并不很清楚神经节苷脂的工作机制，截至目前为止研究者们缺少可以精确追踪神经节苷脂运动的探针。

【9】Chem Biol：局部荧光探针有望帮助检测肠癌

doi：10.1016/j.chembiol.2014.11.008

近日，国际化学与生物学杂志Chemistry & Biology发表了来自斯坦福大学医学院Matthew Bogyo研究小组的一项最新研究成果，他们发现一种荧光淬灭探针（aABP）能够特异性靶向在肠道发育不良中高表达的半胱氨酸蛋白酶，对指示肠道肿瘤具有非常高的敏感性和特异性。早期检测结肠息肉能够预防高达90%的结肠癌病人死亡，传统的结肠镜检查能够便捷检测大多数的已表现出特定形态的癌前病变，但对于潜伏病变，结肠镜检查并不能有效检测。因此基于分子差别开发检测试剂提高肠癌的检测率变得十分必要。

之前研究发现半胱氨酸蛋白酶在自发性肠息肉和化学诱导结肠癌导致的肠道不良发育中具有非常高的表达水平。本文研究人员针对检测半胱氨酸蛋白酶发现了一种荧光淬灭探针（aABP），能够选择性靶向多种半胱氨酸蛋白酶，并且发现aABP通过靶向半胱氨酸蛋白酶，提高了对人和小鼠肠道肿瘤识别的敏感性和特异性。除此之外，aABP能够通过静脉注射给药或结肠部局部给药，减少病人检测时的痛苦。

【10】Small：新荧光纳米探针助力肿瘤治疗

doi：10.1002/smll.201302765

刊登在国际杂志Small上的一篇研究论文中，来自新加坡A*STAR研究所的研究人员开发了一种混合金属聚合物纳米颗粒，其在肿瘤细胞周围特殊的酸性环境下就会发光用以指示肿瘤所在，因此可以鉴别任何肿瘤的非特异性探针或许就可以用于监测癌症的发病部位、扩散及其疗法的有效性。

癌性肿瘤pH通常比正常的pH低，进而就会导致癌细胞内部和周围微环境中呈现酸性，正常细胞和肿瘤细胞之间的简单差异就可以帮助很多研究人员开发新型探针以利用光学成像和磁共振等技术来检测肿瘤的低pH微环境。然而许多靶向胞内pH的探针需要探针进入细胞内部来发挥作用，而一项巨大的挑战就是如何能够检测到正常细胞和肿瘤细胞胞外微环境的微小pH差异，一旦可以成功实现这种微小pH差异的检测就意味着探针并不需要进入细胞就可以检测出肿瘤细胞。（生物谷Bioon.com）

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