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当前结直肠癌（CRC）早期诊断困难，现有方法存在局限。研究人员开展了针对 CRC 的荧光探针研究，合成了水溶性喹啉鎓分子荧光探针 CYI。结果显示，CYI 对 CRC 细胞有选择性摄取，生物安全性高。这为 CRC 早期筛查和体内监测提供了新途径。
在全球范围内，癌症一直是威胁人类健康的重大难题，其中结直肠癌（Colorectal Cancer，CRC）更是让人谈之色变。它是全球第三大常见恶性肿瘤，也是癌症相关死亡的第二大主因 。在高收入国家，CRC 的发病率居高不下，而在发展中国家，其发病率也呈逐年上升趋势。早期发现并干预 CRC，能显著降低其发病率和死亡率，因为 CRC 通常从息肉逐渐发展成浸润性癌，这个过程长达数年，给早期诊断提供了机会。然而，现实却很残酷。目前临床常用的 CRC 早期筛查和检测方法都存在明显缺陷。比如被视为 “金标准” 的结肠镜检查，不仅需要患者提前进行繁琐的肠道准备，操作技术要求高、费用昂贵，还存在感染风险；计算机断层扫描结肠造影（CT colonography）和磁共振成像（MRI）等非侵入性成像技术，虽然能直接观察肿瘤位置和形态，但成本高，且与粪便检测、血液生物标志物分析等传统技术相比，灵敏度欠佳。
为了攻克这些难题，温州医科大学附属温州第三临床学院、温州市人民医院、温州市妇幼保健院以及杭州市临平区第一人民医院的研究人员，踏上了探索之旅。他们致力于开发一种更高效、安全的 CRC 诊断方法，最终成功合成并研究了一种水溶性喹啉鎓荧光探针 CYI，相关研究成果发表在《Journal of Fluorescence》上。
研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。首先，通过化学合成法制备了目标荧光探针 CYI，并利用核磁共振（NMR）技术对其结构进行了表征 。接着，采用分子荧光光谱仪测定 CYI 的荧光发射光谱，使用先进的稳态和瞬态荧光测量系统结合积分球装置来确定其量子产率。在细胞实验方面，运用 MTT 法评估 CYI 对不同细胞的毒性；借助共聚焦激光扫描显微镜观察 CYI 在细胞内的摄取、定位情况 。动物实验则通过对 ICR 小鼠进行尾静脉注射 CYI，观察其体重、器官重量变化，并进行血清生化指标检测和组织病理学检查 。
研究结果如下：
- 量子产率：研究人员发现，CYI 在 PBS 溶液中的量子产率呈现剂量依赖性，当浓度为 5μM、10μM 和 20μM 时，其绝对量子产率分别为 2.68%、3.94% 和 5.96% 。随着 CYI 浓度增加，荧光发射峰增强且无明显位移，这可能归因于聚集诱导发光（AIE）效应 。这表明 CYI 能根据剂量灵活调整荧光检测的灵敏度和信号强度，在生物医学成像应用方面潜力巨大。
- 细胞毒性：MTT 实验结果显示，在光照条件下，CYI 对 CRC 细胞系 HCT116 和 RKO 表现出较高的细胞毒性，IC50值分别为 40.35μM 和 40.21μM ；而对正常结直肠细胞系 NCM460 的 IC50值为 64.39μM，毒性相对较低 。在无光照条件下，CYI 对这三种细胞系的细胞毒性均较低 。这说明 CYI 对正常结直肠细胞的毒性相对低于 CRC 细胞。
- 细胞摄取：共聚焦激光扫描显微镜检测发现，CYI 在 HCT116 和 RKO 细胞内的荧光强度与给药剂量呈正相关，且在 60 分钟内保持稳定 。然而，在正常结直肠 NCM460 细胞中，即使 CYI 浓度达到 20μM，其荧光强度仍显著弱于 CRC 细胞 。这充分表明 CYI 能被 CRC 细胞特异性摄取，有望成为 CRC 检测的靶向探针。
- 亚细胞定位：借助激光共聚焦显微镜和相关追踪试剂盒，研究人员发现 CYI 与线粒体和溶酶体高度共定位 。在 HCT116 和 RKO 细胞中，CYI 与 Mito-Tracker 的荧光信号重叠度高，皮尔逊相关系数（R）约为 0.9，且随时间稳定 ；与 Lyso-Tracker 的 R 值在 30 分钟内始终大于 0.9，但随时间有所下降 。此外，通过溶酶体抑制实验进一步证实了 CYI 与溶酶体的共定位关系，且 CYI 是一种 pH 依赖型探针。
- 体内生物安全性：在 ICR 小鼠体内进行的急性毒性实验表明，静脉注射 10mg/kg 和 20mg/kg 的 CYI 后，小鼠的体重、主要器官重量，以及血清中的天冬氨酸转氨酶（AST）、丙氨酸转氨酶（ALT）和肌酐（Cr）水平均未发生显著变化 。组织切片的 H&E 染色结果也显示，各器官的形态未出现明显改变 。这一系列结果充分证明了 CYI 在体内具有较高的生物安全性。
综合上述研究结果，研究人员得出结论：CYI 是一种具有高生物安全性的水溶性荧光探针，它能优先被 CRC 细胞摄取，并特异性定位于线粒体和溶酶体，显著增强细胞内荧光强度，为早期 CRC 筛查和监测提供了新的有力工具 。其剂量依赖性的量子产率和稳定的细胞内荧光强度，使其能满足多种成像需求，为分子成像提供了灵活的调节策略。同时，CYI 在正常细胞和生物体中表现出的低毒性，有效减少了 CRC 准确诊断过程中的不必要副作用，具有极大的临床应用潜力。不过，目前该研究仍存在一些局限性，如缺乏内源性生物分子对 CYI 摄取、分布和荧光稳定性干扰的数据。未来，研究人员计划利用 CRC 原位肿瘤小鼠模型，进一步探究 CYI 在复杂生物环境中的荧光信号干扰和药代动力学特性，评估其临床应用的可行性。这项研究为 CRC 的早期诊断和治疗带来了新的希望，有望推动癌症诊断领域的发展，为更多患者带来福音。
