开发有助于识别脑瘤的局部给药的术中荧光探针

新的荧光探针PR-HMRG应用于癌症部位成像方法

东京大学5月24日宣布，它已经开发出一种局部施用的荧光探针，通过应用一种利用肿瘤细胞中的酶活性的机制，可以在手术中对脑瘤进行荧光标记。这项研究是由药学研究生院和医学研究生院的讲师田中翔太、研究生北川洋介(研究时)、教授斋藤信人和教授浦野康辉领导的研究小组进行的。 该研究结果已发表在美国癌症研究协会的期刊《临床癌症研究》的网络版上。

在治疗胶质瘤这一最常见的脑瘤类型时，在手术中尽可能多地切除肿瘤是至关重要的。 然而，用肉眼很难区分肿瘤和非肿瘤区域，因为肿瘤的发展像渗水一样，而且不可能切除大脑的大部分。

为了最大限度地切除肿瘤而不使病人的术后状况恶化，术中用荧光探针观察肿瘤是有效的。 目前，5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)是唯一被保险覆盖的药物，但它也有缺点，比如需要在术前用药，因为药物发荧光需要时间，而且其荧光在手术结束后往往会减弱。因此，研究小组利用已经开发的以羟甲基罗丹明绿(HMRG)为荧光基质的300多个氨基肽酶类荧光探针库，应用癌症部位成像方法，开发了一种新的荧光探针PR-HMRG。 我们已经开发了一种新的荧光探针PR-HMRG(正在申请国际专利)。

在局部直接给药后，几分钟内就能确定肿瘤。 反复使用也是可能的

利用该荧光探针库，研究小组利用粉碎的组织裂解液进行了一级筛选，利用从手术中获得的新鲜标本进行了二级筛选，并在综合分析这些数据的基础上利用数学计算进行了三级筛选，选择了PR-HMRG，其中脯氨酸(P)-精氨酸(R)的氨基酸组合与HMRG结合，作为一种能够标记胶质母细胞瘤的荧光探针。

然后通过蛋白质组分析选择了四个对荧光探针引起酶促反应的目标酶。 根据抑制剂和纯化酶的实验，Calpain 1被确定为目标酶。 用人胶质母细胞瘤裂解液进行实时PCR验证RNA的表达，用免疫组织化学染色法验证组织病理切片的蛋白表达，显示目标酶与钙蛋白酶1一致。

此外，他们使用从人类胶质母细胞瘤建立的培养细胞U87验证了PR-HMRG探针，并在将培养细胞移植到小鼠大脑的动物实验中证实，PR-HMRG探针实际上能够干净地荧光标记肿瘤。

该公司认为，这种荧光探针可用于实际手术中的局部给药，因为它在直接局部给药后几分钟内就能识别肿瘤，由于微剂量而具有安全性，并且具有可重复性。

争取在未来通过临床试验实现临床应用

研究小组正继续在非临床试验中验证PR-HMRG探针的功效和安全性。 在未来，他们的目标是通过临床试验将其应用于临床，在临床试验中对病人进行实际管理。通过将这种医学成像技术与现有的5-ALA相结合，两种具有不同荧光波长和机制的荧光探针将能够特异性地标记肿瘤，使术中荧光标记更加精确。

在胶质母细胞瘤的手术中，通过提高肿瘤切除程度和减少残余肿瘤，有望改善患者的预后。 只需在脑外科使用的普通显微镜上安装一个特殊的过滤器，就可以很容易地准备好激发光。由于许多显微镜已经配备了5-ALA的过滤器，临床应用应该相对容易。 研究小组说，在未来，PR-HMRG探针有望成为脑瘤手术的潜在突破口。