南京大学Nature子刊开发癌症诊断新技术

　　

生物通报道  来自南京大学、埃默里大学和南京医科大学的研究人员组成的一个研究小组报告称，他们开发出了一种可在体内超灵敏检测肿瘤细胞和癌细胞的缺氧敏感性分子探针。这一重要的成果发布在2015年1月5日的《自然通讯》（Nature communications）杂志上。

领导这一研究的是南京大学化学化工学院蒋锡群（Xiqun Jiang）教授。蒋教授的主要研究方向包括高分子介观化学与物理、功能高分子以及生物医药高分子。目前拥有二项美国专利和8项国家发明专利，并已在国际学术刊物上发表研究论文50多篇。

癌症是严重威胁人类生命和社会发展的重大疾病，是致人死亡的主要原因之一，其发病率呈逐年上升的趋势，严重危害人们的身体健康。因此，癌症的预防和治疗是目前人类医学健康面临的最大挑战。癌症的早期发现和诊断是预防和治疗癌症的关键，研究表明若能早期发现和做出正确诊断，并采取相应的治疗措施，可极大提高治愈率和生存率。

然而，很多癌肿发病隐秘，早期无明显临床症状，同时对肿瘤发生、发展、转移的实时监控目前尚缺少特异性的医学手段。上世纪90年代末起诞生于美国的分子影像学，是在分子和细胞水平上对生命或体内部的生理、病理过程进行的无创性实时成像。其通过采用高特异性的探针，无创地与体内细胞特定的分子靶位结合，以影像方式反映分子水平的变异信息，可在机体尚未出现形态学变化之前即对疾病做出准确诊断。因此，分子探针是分子影像技术的关键核心。近年来科学家们一直在致力于开发高度灵敏的、特异性无创分子成像方法以推动癌症的早期诊断。

肿瘤的发生、发展与细胞的过度增殖和凋亡的减少有关，肿瘤细胞无限制的增殖是其主要的特征，而细胞增殖需要大量耗氧，研究证实缺氧是实质性肿瘤物理微环境的基本特征之一。众多研究表明低氧一方面通过刺激微环境表达多种细胞因子使肿瘤细胞自身生物性状调整以适应缺氧环境,另一方面在持续低氧情况下,还可通过诱导细胞因子如血管内皮生长因子(VEGF)等的表达促进血管生成改变微环境,促进肿瘤侵袭和转移,进而介导多药耐药。与正常组织相比，实体瘤内缺氧是一种特殊状态，其有可能为肿瘤特异性诊断和治疗开拓新的领域（延伸阅读：Cell：扼住肿瘤生长的咽喉 ）。

在这篇文章中研究人员报告称，开发出了对缺氧肿瘤微环境具有高度特异性的一种近红外光学成像探针，能够以几千个癌细胞的灵敏度来检测肿瘤和癌细胞。这种对氧敏感、近红外发光的、水溶性磷光大分子探针不仅能够报告包括体内转移性肿瘤在内的各种癌症模型的缺氧微环境，还能够在肿瘤形成前基于癌细胞增殖过程中增加的耗氧量检测到少量的癌细胞。

这一缺氧敏感性探针有可能为确定体内的肿瘤微环境特征，在肿瘤形成和淋巴结转移的极早期检测癌细胞提供了一个有用的成像工具。

（生物通：何嫱）

作者简介：

蒋锡群

男，1961出生，博士，南京大学化学化工学院教授，南京大学高分子科学与工程系主任。1995年以中日联合培养博士生赴日本九洲大学学习并从事高分子材料表面性质的研究。1999年，以博士后身份赴美国威斯康星大学工作一年并从事高分子医用材料的研究。目前主持国家杰出青年基金、国家自然科学基金等项目。拥有二项美国专利和8项国家发明专利并在国际学术刊物上发表了50多篇研究论文。
 
主研方向：1． 高分子介观化学与物理。2． 功能高分子。3． 生物医药高分子。
 
在研项目：1. 国家杰出青年基金。2. 国家自然科学基金。3. 江苏省“青蓝工程”。4. 江苏省“六大人才高峰”计划

生物通推荐原文摘要：

Hypoxia-specific ultrasensitive detection of tumours and cancer cells in vivo

Highly sensitive and specific non-invasive molecular imaging methods are particularly desirable for the early detection of cancers. Here we report a near-infrared optical imaging probe highly specific to the hypoxic tumour microenvironment to detect tumour and cancer cells with the sensitivity to a few thousands cancer cells. This oxygen-sensitive, near-infrared emitting and water-soluble phosphorescent macromolecular probe can not only report the hypoxic tumour environment of various cancer models, including metastatic tumours in vivo, but can also detect a small amount of cancer cells before the formation of the tumour based on the increased oxygen consumption during cancer cell proliferation. Thus, the reported hypoxia-sensitive probe may offer an imaging tool for characterizing the tumour microenvironment in vivo, detecting cancer cells at a very early stage of tumour development and lymph node metastasis.