NBE：“癌症透视眼”，复旦大学张凡/钦伦秀利用肝癌与正常肝组织在NIR-II波段呈现固有荧光差异，实现无造影剂精准成像

实体肿瘤的成功手术切除需要高度可靠的实时术中工具来精确描绘肿瘤边界，这在常规临床标准中仍然具有挑战性。

2026年1月20日，复旦大学张凡、钦伦秀共同通讯在Nature Biomedical Engineering在线发表题为“Label-free tissue NIR-II autofluorescence imaging for visualization of human liver malignancy”的研究论文。该研究开发了用于人类肝脏恶性肿瘤可视化的无标记组织NIR-II自体荧光成像技术。

该研究在人肝组织中发现了内源性近红外荧光物质，具有超过1000nm的强烈发光信号。因此，研究人员开发了一种无标记、无接触、宽视场和实时可视化方法，称为TANI，用于各种人类肝脏恶性肿瘤的术中检测，基于这些近红外自发荧光物质在癌组织和非癌组织内的不同分布。由于癌组织中这些自发荧光物质的特定减少，TANI显示了癌性病变的阴性成像，并且其检测效率和成像对比度依赖于非癌性肝组织的强NIR-II AF。值得注意的是，激发光对目标病灶和周围肝组织的均匀照射对于获得高质量的TANI图像非常重要。

准确和实时地描绘癌症边界是成功手术切除的先决条件，这对于癌症患者的预后和存活至关重要。然而，目前的临床标准依赖于视觉检查、触诊、术中冰冻切片和超声检查，在满足这一需求方面面临挑战。近年来，荧光引导外科手术(FGS)因其实时性而成为外科医生的重要工具，但它严重依赖外源性探针的使用。例如，为了实现肝癌的精确切除，患者必须接受权威机构批准的吲哚菁绿(ICG)的术中或术前给药。然而，外源性探针可能导致过敏和其他不良反应，而诊断准确性和界定界限的能力总是受到异质肿瘤摄取和探针脱靶结合的挑战。后者常导致肝硬化或胆管异常组织（增生或肝内胆管癌（ICC））出现强烈非特异性ICG荧光，降低诊断特异性。

为了应对这些挑战，现有的研究转向了无标记技术，如弹性散射、受激拉曼散射和光反射。这些技术利用了癌组织和正常组织独特的遗传光学特性，提供了不需要外源探针的解决方案。然而，这些技术中的大多数缺乏动态外科手术领域内的宽域信息、实时能力或直观可视化。相比之下，可见光(400-700纳米)区域的自体荧光(AF)已被广泛应用于为不同癌症类型(如肺癌、口腔癌和肝癌)提供实时和宽视野的诊断信息。然而，可见的房颤通常是由多种来源引起的，在癌组织中有复杂的变化；同时，它易受代谢疾病和血液污染的影响，从而导致正常组织和癌组织之间的不明显和有争议的区别。

TANI与可见光和NIR-I AF成像用于快速诊断M-HCC标本（图源自Nature Biomedical Engineering ）

在这里，研究人员确定了在第二个近红外窗口(NIR-II，1000–1700nm)中具有强烈自发荧光的内源性物质，这些物质在人类肝脏组织中大量存在，但在癌组织中可以忽略不计。受这一发现的启发，开发了一种无标记的宽视场成像方法，称为组织自体荧光NIR-II成像(TANI ),用于可视化人类肝脏恶性肿瘤。在描绘各种肝脏恶性肿瘤(包括肝细胞癌、肝内胆管癌和肝硬化或非肝硬化的肝转移瘤)时，TANI显示出优异的对比度(7.69±0.52)、灵敏度(97.8%)和特异性(98.4%)，在可见光(400-650nm)或第一近红外(700-900nm)窗口优于常规荧光引导手术和常规自体荧光成像。TANI的卓越性能不受癌症等级/阶段、良性病变或血液/胆汁污染的影响。这些发现代表了术中决策有希望的进步，并表明近红外自体荧光和疾病之间有很强的相关性，阐明这些自发荧光物质背后的分子见解可能会提供新的诊断方向。

参考信息：https://www.nature.com/articles/s41551-025-01593-4