胃癌荧光分子成像研究进展

胃癌是全球第二大高死亡率癌症。我国每年死于胃癌的人数约为22.7万，患者的早期诊断率不到10%。早期胃癌的预后良好，5年生存率达90%以上，而进展期胃癌的5年生存率仅为30%～40%。因此，早期诊断、早期治疗对提高胃癌治疗的疗效、降低死亡率具有十分重要的意义。

目前，胃癌的早期诊断方法包括肿瘤标志物检测、X线气钡双重对比造影检查及普通内镜检查等，但均存在特异性和灵敏度不高的问题。荧光分子成像技术作为1门新技术，具有非电离辐射、灵敏度高、快捷简便、相对高通量、实时动态等优势，实现了对生物学过程实时、原位、动态和无损伤的观察，为肿瘤的早期诊断、靶向治疗、术中成像以及抗肿瘤药物的研发提供了1种简便、直观、有效的方法。

一、荧光分子成像技术

荧光分子成像技术是利用荧光分子探针标记特定的分子或细胞，进而从分子和细胞水平上对正常或异常的生物过程进行空间和时间上的描述，是1种非侵入式的功能成像方法。目前荧光分子成像技术已开始应用于临床，如使用吲哚菁绿（indocyanine green，ICG）进行术中导航探查前哨淋巴结；利用荧光标记的叶酸受体-α对卵巢癌进行术中肿瘤特异性分子成像；用FITC标记ASYNYDA多肽在临床上对Barrett食管癌变患者进行在体靶向荧光分子成像。

虽然荧光分子成像技术在肿瘤的早期诊断、药物研发、药物疗效评估等领域的应用有了长足的发展，但光子在组织中的散射和吸收导致其临床使用受限，而短波近红外荧光（波长650～900 nm）的组织散射和吸收较少，穿透能力强。若将其与内镜光纤探测技术结合，则能更早地发现和诊断胃癌及其癌前病变。

二、荧光分子成像技术在胃癌中的应用

胃癌相关的荧光分子成像研究热点主要为靶向胃癌荧光分子探针的研制和荧光内镜的完善。荧光分子探针是指能与某一特定生物分子（如蛋白质、DNA、RNA）或细胞结构特异性靶向结合、可供体内和（或）体外影像学示踪、能够在体和（或）离体反映其靶向生物分子的量和（或）功能的1类标记化合物分子。根据其作用机制不同，荧光分子探针可分为直接成像型探针和间接成像型探针。直接成像型荧光分子探针包括非特异性荧光分子探针和特异性荧光分子探针。

1．非特异性荧光分子探针在胃癌中的应用。非特异性荧光分子探针通常是一些小分子有机荧光染料，如ICG、花青素以及半导体量子点等。半导体量子点在分子、细胞及在体荧光分子成像的研究中展现出良好的应用前景，但是传统多聚物包埋的半导体量子点在酸性环境中通过电子诱导会发生荧光淬灭，这是其应用于胃肠道疾病诊断的主要受限因素。对此，Mohs等使用电子抵抗表面包衣包裹半导体量子点，该包衣能在酸性环境中有效地保护核壳的荧光。另外，张修石等通过对Cy5.5在荷MGC-803胃癌裸鼠的体内分布及显像研究，证实近红外荧光成像可用于胃癌的早期诊断及瘤体的动态监测。但是，用非特异性荧光分子探针得到的成像结果对比度较低（通常小于4∶1），检测的特异性和灵敏度也都较低。

2．特异性荧光分子探针在胃癌中的应用。特异性荧光分子探针是1种可以与特定受体或酶结合的亲和配体，主要通过靶向技术增加探针在目标组织中的分布，减少非靶组织的摄取，从而提高成像目标与背景之间的对比度，改善成像效果。特异性靶向荧光分子探针通常包括抗体、抗体片段、多肽和"智能"探针。

Hoetker等以EGFR为靶点，用FITC标记抗EGFR抗体，对荷瘤鼠行荧光成像，发现肿瘤部位有较强的荧光信号。Li等用荧光染料AF488标记MG7抗体，实验证明其对胃癌具有较好的靶向性。但抗体作为探针存在易引起过敏反应、相对分子质量大、扩散速度慢等问题。

相对于抗体，多肽具有相对分子质量小、组织穿透力强、血浆半衰期短，免疫原性低等优势。Zhang等对PhD-12噬菌体显示文库进行筛查，获得了能与胃癌组织特异性结合的多肽序列（AADNAKTKSFPV），用FITC标记的该多肽序列对人胃癌组织切片进行离体荧光分子成像，观察到癌变部位的荧光信号增强。Xin等用对称花青染料（Cylc）标记胃癌新生血管多肽标志物GX1，合成了特异性靶向胃癌的探针Cylc-GX1，该探针具有毒性低、稳定性好、灵敏度和特异性高的优点。但是目前这些与多肽相关的特异性荧光分子探针仍仅局限于胃癌小动物模型的成像研究中。

"智能"探针具有可激活的特点，只有在特定靶物质存在的情况下才能被激活产生信号，能比其他探针获得更高信噪比的荧光信号。Ding等新合成了可被组织蛋白酶和基质金属蛋白酶激活的探针，并用其对Smad4＋/－裸鼠移植瘤模型进行了在体和离体荧光成像，在肿瘤处获得了较强的荧光信号，提示这2种可激活荧光分子探针对胃癌具有特异性。

虽然目前应用在临床前实验中的特异性荧光分子探针已有很多，但是要应用于临床，还需在降低毒性，提高稳定性、生物相容性、特异性及灵敏度，改进生产工艺等方面多做尝试。

3．荧光内镜在胃癌中的应用。内镜检查仍然是目前临床上检测早期胃癌的重要手段，色素内镜、"智能"色素内镜、超声内镜、窄带成像内镜及放大内镜等新模式内镜的使用促进了胃癌检测技术的发展。

荧光内镜近年来也有了长足的发展。早在2001年，Ito等便用近红外荧光内镜观察了离断的人胃癌组织，证实在体免疫染色是可以实现的。2002年，Bando等在此基础上，合成了1种荧光探针，再借助近红外荧光内镜，得到了清晰的近红外荧光图像。随后，Ito等对近红外荧光内镜系统进行了完善，添加了波长为710～790 nm的激发光滤光片、波长为810～920 nm的发射光滤光片和1个高灵敏度的电荷耦合器件（charge-coupled device，CCD）照相机，从而进一步改善了图片质量。2008年，Muguruma和Ito用ICG衍生物对MUC1黏蛋白抗体做了进一步修饰，以提高其对胃癌组织的特异性，并增加其在行近红外荧光内镜检测时的荧光信号。2011年，Choi等设计了1种荧光夹用来快速准确地定位肿瘤，该系统包括头端安装了包含转运多聚基质（由荧光染料构成）的内镜肽夹，1个650 nm激光二极管和1个组装了滤光片的CCD相机；通过对离断的猪胃（胃壁厚度大约为6.4～8.9 mm）进行荧光肽夹标记，可以观察到较强的荧光信号。该技术不仅有可能用于胃癌术中病灶的快速准确定位，同时也适用于外科腹腔镜手术。

荧光分子成像技术作为1种新兴的技术，虽然有很多优势，但同时也存在组织穿透力差和空间分辨率低等不足。为此，将其与其他成像模式（如MRI、PET、SPECT、光学相干断层成像）相结合的多模态成像是今后的发展趋势。相信随着研究的不断深入和完善，荧光分子成像技术将能应用于胃癌的临床诊疗领域。