《科学·进展》：预判癌症转移灶的技术诞生了！武大团队发明有机室温磷光纳米颗粒，可在转移瘤形成前识别微环境变化

有句话叫癌症不可怕，转移才可怕。确实，在癌症造成的死亡中，约90%都来自转移癌，也因此，如果能够抓住转移癌的踪迹、尽早治疗，一定能够大大提升癌症患者的生存体验。

这并不需要等到转移癌产生才能实现。实际上，在癌细胞来到远端器官之前，微环境已经开始默默改变，包括血管渗漏、成纤维细胞改变、髓系细胞募集等等，形成更有利于循环肿瘤细胞（CTC）生长和存活的土壤。

近期，武汉大学李振/李倩倩/张玉峰联合团队在《科学·进展》杂志发表论文，他们设计了一种有机室温磷光纳米颗粒，它能简单安全有效地在体内成像，指示肺部转移前微环境，效果远超现有技术，有望用于转移过程的监测，实现早期诊断和治疗。

论文题图

想要识别癌症早期转移，目前可用的体内成像方法并不少，但各有各的限制。例如，PET和CT对1cm以下的小肿瘤可靠性较低，MRI灵敏性不足，快速灵敏的荧光成像技术又必须考虑组织自发荧光带来的低信噪比，需要组织活检就更不用提了，难道把所有潜在的转移部位都依次取样吗？

有机室温磷光材料（RTP）是一种新的成像剂，它有一些突出的优点。RTP能够在紫外光等激发源撤除之后还能保持一段时间的发光，因此能够避免组织自发荧光的影响，在低功率密度下，控制激发源开关即可获得高质量的光学影像。

研究者们制备了基于吩噻嗪衍生物的有机磷光纳米颗粒（NP），颗粒在水溶液中的磷光寿命可达49ms，比普通的RTP要长得多，发光肉眼可见。

在PBS缓冲液中荧光肉眼可见

使用小鼠进行体内成像实验，通过IVIS检测，也能够在小鼠皮下观察到明显的磷光信号，在关闭激发源后成像能持续1000s，信背比（SBR）达到2278±242，是此前文献报道过RTP材料最高值的6倍。

研究者将4T1癌细胞静脉注射到小鼠体内，建立肺转移模型，并在14天后给小鼠注射有机磷光纳米颗粒。成像结果显示，在心脏、肝脏、脾脏、肺和肾脏在内的主要器官中，只有肺出现了明显的磷光，可见有机磷光纳米颗粒对肺转移有较高的选择性。

有机磷光纳米颗粒对肺转移有较高的选择性

研究者还建立了H22肝癌肺转移模型，每隔3-4天通过磷光成像、CT和组织病理学检查检测肺部转移程度。结果可见，从第0天至第27天磷光辐射强度逐渐上升，在第3天即可表现出显著的统计学差异。而H＆E染色和CT都没有观察到明显的差异。作为对照的健康小鼠磷光强度基本保持不变。

磷光强度随时间增加

研究者进一步对肺部进行了免疫组化分析，发现TGF-β、TNF-α和VEGF的表达从第0天开始显著增加，这表明肺部的微环境发生了显著改变，已经形成了转移前生态位（PMN）。BCL-2表达也有增加，说明在形成PMN之后，有少量来自肝癌的CTC到达。

由此可以说明，磷光标志的的确是肺转移的土壤。

肺转移生态位

由此来看，有机磷光纳米颗粒真的相当强力。在肿瘤植入后第3天，肺部仅存在微环境变化时，它就能够及时指示，这要远远先进于在次生肿瘤阶段才能检测到的其他成像手段。