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近红外荧光标记的脱氧葡萄糖类似物在肿瘤光学成像中的应用

2013-08-01    83
研究背景:氟18标记的葡萄糖(FDG)一直以来都被用于肿瘤及其他疾病的临床检测、分期、治疗监视等过程,但其放射性副作用一直都使病人备受困扰,近来出现的非放射性标记物---近红外药物以其无毒性,标记方便,经济实惠等特点逐渐被医患人员所接受。下面介绍的文章就主要以一种近红外标记的脱氧葡萄糖类似物的肿瘤成像为例来解释近红外成像技术的优劣。
 
研究方法:这篇文章的作者发现一种可以被葡萄糖转运蛋白(GLUT)运输至部分肿瘤细胞的的葡萄糖类似物:2-NBDG,因此他们也开始了检测此种类似物与近红外染料标记后(Cy5.5-2DG)在临床前小动物模型中的肿瘤标记特性。文章中用到了两种染料:Cy5.5-2DG和Cy5.5-NHS,前者是后者和D-葡萄糖胺连接而成。

Cy5.5-2DG的吸收光谱位于675nm, 发生光谱位于695nm(虚线)
 
 
部分结果:皮下种植的恶性神经胶质瘤的近红外成像

两种染料静脉注射到裸鼠肿瘤模型中,多个时相的实验结果标明这两种物质在肿瘤部位(白色箭头所示)均有高于正常组织的吸收。
 
同样的结果出现在黑色素瘤的近红外成像结果中:

讨论:在以前的报道中,2-NBDG可以通过葡萄糖转运系统(GLUT)进入活细胞,并可以在恶性肿瘤细胞系如乳腺癌细胞MCF-7,肝癌细胞HepG2 中聚集。在这篇文章的研究结果中,也显示了2-NBDG在U87MG细胞的胞质中聚集,而且近红外标记后的Cy5.5-2DG可以进入很多肿瘤细胞系。例如:C6,A75M,B16F0,MDA-MB-435(结果未展示),而且由于2-NBDG的发射光谱在475nm,并不适合动物成像,限制了其在临床和临床前的应用,近红外标记大大的改善了它在光学成像上的物理特性。
 
总结:近红外成像是临床前和临床各疾病诊断,和外科实时指导的一种有效手段,并且吸引了很多科研和医务人员的注意,它的非侵入性,非放射性,无毒性等特点都使其在临床和临床前有着非常大的应用潜力和价值。这篇文章就旨在研发适合于近红外肿瘤特异性成像的光学探针,而大部分近红外染料的易标记性也给这一领域的研发给予了方便。
 
随着技术的发展,静态成像已无法满足科研和手术的需要,近红外实时成像已经成为了光学成像界的新宠,Fluoptics公司生产的Fluobeam系列就是一款具备高灵敏度(可探测到皮摩尔级(10-12)甚至飞摩尔级(10-15)的荧光信号)第一款手持式开放式实时成像系统,可在同一款仪器上,实现大动物,小动物的兼容成像;实验临床前实验和临床手术实时指导的完美结合。