本文要點：診斷較晚和早期淋巴結轉移是卵巢癌的高致死率的主要原因，及時診斷卵巢癌并進行分期手術和治療可使患者的5年生存率超過90%。卵巢位于盆腔深處，具有復雜的解剖結構和淋巴引流，降低了近紅外一區熒光成像（NIR-I）的分辨率和靈敏度。目前已報道的卵巢癌NIR-II成像研究側重于通過腹膜內異種移植模型檢測晚期轉移。然而，考慮到早期癌癥檢測可顯著提高患者的生存率，因此定位早期原位卵巢腫瘤至關重要。近紅外二區小動物活體熒光成像系統 - MARS

研究內容：在本研究中，作者通過對DSPE-PEG（FDA批準的納米顆粒產品的成分之一）和苯并噻二唑（一種有機NIR-II染料）進行納米沉淀，獲得了具有明亮的近紅外熒光的聚合物納米顆粒（NIR-II NPs）。為了模擬不同的臨床場景，開發了早期原位腫瘤模型和晚期癌癥模型兩種模型。通過NIR-II發射（約1060nm），NIR-II NPs實現了以高信噪比（13.4）對早期原位卵巢腫瘤的NIR-II熒光成像。NIR-II NPs在系統性給藥后的約36小時內，在患有晚期癌癥的小鼠中能夠實時準確檢測原位腫瘤、腫瘤區域淋巴結和微小（<1 mm）擴散性腹膜轉移（S/N比值均大于5）。在NIR-II熒光成像引導下，作者在荷瘤小鼠中實現了準確的手術分期，并完成了與臨床實踐相當的腫瘤切除，這為轉化NIR-II熒光成像引導手術提供了臨床前數據。

圖1. NIR-II NPs的性質和體外組織穿透分析（a）NIR-II NPs的合成示意圖（b）使用DLS和TEM，NIR-II NPs表現出球形，平均粒徑約80 nm（c）NIR-II NPs的紫外吸收光譜和熒光發射光譜（d）NIR-II NPs和ICG在連續激光照射下在水中的光穩定性（e）用豬肉組織覆蓋后的NIR-II熒光成像（f）使用不同厚度的豬肉組織層的NIR-II NPs的信噪比。

NIR-II NPs在710 nm處有紫外吸收峰，在約1060 nm（在NIR-II區域中）處有熒光發射峰。NIR-II NPs的形狀接近球形，尺寸約80 nm，其ζ-電位值為-32±0.26 mV，表明表面帶負電，具有高穩定性和高組織滲透性。

圖2. NIR-II NPs在卵巢癌細胞和皮下腫瘤中熒光成像。（a）與NIR-II NPs共培養后的癌細胞成像（b、c）注射NIR-II NPs后60小時內皮下腫瘤的熒光成像及熒光強度變化（d、e）探針注射60小時后，荷瘤小鼠淋巴結的體內成像及器官離體成像。

為了研究NIR-II NPs的生物成像能力，通過IGROV-1和NIR-II NPs共培養，結果顯示NIR-II NPs可進入IGROV-1細胞。通過建立皮下腫瘤小鼠模型并注射探針，結果表明在注射后3小時可檢測到熒光信號，約36小時后信號達到max值。荷瘤小鼠淋巴結的體內成像表明，它們的頸部淋巴結、腋窩、骨盆和腹膜后淋巴結，顯示出強烈的熒光。離體器官分布成像表明，NIR-II NPs主要聚集在腫瘤、淋巴結、肝臟和脾臟中。

圖3. 原位微腫瘤和淋巴結NIR-II熒光成像。（a）早期原位卵巢癌模型和NIR-II熒光成像示意圖（b、c）原位卵巢腫瘤和腹膜后淋巴結及熒光引導的原位腫瘤切除術后的手術區域的光學圖像和相應的NIR-II熒光圖像（d）手術前對荷瘤小鼠的表層淋巴結和盆腔淋巴結進行成像，然后進行熒光引導切除（e）淋巴結和生殖系統的離體NIR-II熒光成像（f）原位卵巢腫瘤和腹膜后淋巴結的組織病理切片。

NIR-II NPs能夠檢測到脂肪層包圍的原位腫瘤，而不會檢測到正常卵巢。并且準確地檢測到微原位卵巢腫瘤（約2毫米大小），殘留熒光可忽略不計，表明該探針在早期檢測微小卵巢癌癥方面具有很高的潛力。NIR-II NPs在原位卵巢腫瘤的信噪比（S/N）為13.4，在腫瘤區域淋巴結（盆腔和腹膜后淋巴結）的信噪比為9.1。此外，冷凍切片熒光成像證實了腫瘤和淋巴結中存在NIR-II NPs。

圖4. 晚期卵巢癌模型中原位和轉移腫瘤的NIR-II成像（a）晚期卵巢癌癥模型和NIR-II熒光成像的示意圖（b）光學圖像和相應的NIR-II熒光圖像（c）在NIR-II NPs熒光引導下切除腫瘤和病變淋巴結后的手術區域的光學圖像和相應的NIR-II熒光圖像，術后未檢測到明顯的熒光信號（d）解剖的腸和腸系膜的HE染色切片（e）原位瘤和胰腺和子宮上的轉移瘤以及腫瘤區域淋巴結的HE染色切片。

為了研究NIR-II NPs在晚期卵巢癌小鼠模型中檢測原位卵巢腫瘤和腹膜轉移的能力，及其在術中熒光指導切除小尺寸（小于1cm）殘余病變（R0）的能力。通過建立一個晚期卵巢癌模型，發現NIR-II NPs可以清晰的顯示原位卵巢腫瘤、腹膜轉移和區域淋巴結邊緣，可以有效的進行NIR-II NPs引導的原位腫瘤和轉移的切除，手術后沒有總殘留。此外，原位腫瘤、轉移瘤和腫瘤區域淋巴結的信噪比分別為7.64、7.19和8.58。因此，NIR-II NPs可以在晚期卵巢癌癥動物模型中準確識別不同部位的腫瘤，并定位手術期間需要探查和切除的腫瘤區域淋巴結。

圖5. 毒性分析（a）與NIR-II NPs共孵育后的細胞活力分析（b、c）NIR-II NPs給藥組和對照組小鼠在第1、7和28天的ALT和AST、BUN和CREA值（d）NIR-II NPs給藥組和對照組小鼠主要器官的HE染色切片。

由于生物安全性是生物醫學應用的先決條件，因此對NIR-II NPs的體外和體內毒性進行了分析。在200 μg/mL?1的NIR-II NPs濃度下，細胞活力保持在80%以上，表明NIR-II NPs相對無細胞毒性。肝功能的指標（ALT、AST）以及腎功能的指標（BUN、CREA），均在生理范圍內。此外，HE染色切片顯示，給藥組和對照組沒有表現出顯著的形態學差異。因此，NIR-II NPs在體外和體內腫瘤成像應用中是安全的。

總結與展望：在本研究中，作者合成了明亮的NIR-II NPs，并在原位腫瘤模型中實現了早期微卵巢癌的高信噪比（13.4）成像。這是關于NIR-II熒光成像在早期原位卵巢癌癥中的報道。在早期原位腫瘤模型和晚期癌癥模型中，NIR-II NPs均能準確識別原位腫瘤、腫瘤區域淋巴結和微小（<1mm）擴散性腹膜轉移（S/N比值均大于5）。并且NIR-II NPs在手術中能夠實時準確地檢測到不同位置的微小卵巢腫瘤和腫瘤區域淋巴結。作者表示接下來的研究將側重于優化NIR-II NPs的特性和靶向設計，并驗證其在大動物卵巢癌模型中的成像能力，促進NIR-II熒光成像的臨床轉化。

參考文獻

Pu, T.; Liu, Y.; Pei, Y.; Peng, J.; Wang, Z.; Du, M.; Liu, Q.; Zhong, F.; Zhang, M.; Li, F.; Xu, C.; Zhang, X., NIR-II Fluorescence Imaging for the Detection and Resection of Cancerous Foci and Lymph Nodes in Early-Stage Orthotopic and Advanced-Stage Metastatic Ovarian Cancer Models. ACS Appl Mater Interfaces 2023.

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