量子點納米熒光探針在胃癌診療中的新進展

孫旭陽，劉 昶，紀艷超，王 垚，張成森

哈爾濱醫科大學附屬第四醫院普外三科，黑龍江 哈爾濱 150001

專題·胃癌

量子點納米熒光探針在胃癌診療中的新進展

孫旭陽，劉 昶，紀艷超，王 垚，張成森

哈爾濱醫科大學附屬第四醫院普外三科，黑龍江 哈爾濱 150001

近年來，隨著環境不斷惡化，癌癥發病率不斷提高。癌癥的早期診斷和治療顯得尤為重要。量子點(quantum dots，QDs)納米熒光探針因具有熒光時間長、特異性和靈敏性高等獨特的光學性質，在腫瘤細胞標記和生物治療領域中應用廣泛，已成為現代生物醫學成像領域的研究熱點。通過QDs納米熒光探針對腫瘤的特異性標記作用，對腫瘤細胞進行定位，從而實現探針對腫瘤的診斷、治療和評估預后的作用，本文將對不同QDs納米熒光探針對胃癌的診斷和治療作一概述。

量子點；熒光探針；胃癌；腫瘤微環境

胃癌是國際上公認的第四大常見腫瘤[1]，是導致癌癥患者死亡的第二大腫瘤[2]。在胃癌的治療上提倡多學科治療，而外科手術切除仍是治療胃癌的主要方式，但治療效果不能令人滿意[3-5]，主要原因是治療后的復發和轉移[6]。如何盡早發現并治療胃癌患者且評估他們的預后，為胃癌的診治提出了新的問題。一個世紀前，Paul Ehrlich提出了“魔彈”假說，量子點(quantum dots，QDs)納米熒光探針的應用使得這個假說成為現實，QDs納米熒光探針不但可對胃癌細胞進行精準定位，同時可發出熒光便于識別[7]，為胃癌早期診斷治療提供了新思路。

1 QDs納米熒光探針的優勢

QDs納米熒光探針一般由QDs與單克隆抗體組成，QDs是一種由Ⅱ～Ⅵ族或Ⅲ～Ⅴ族元素組成的，粒徑為1～100 nm的納米微晶體[8]，在探針中主要起發光作用，且擁有其他成像材料所不具備的優勢：物理特性克服了熒光染色法的障礙，可較容易地控制其發射波長，且具有近似有機染劑100倍的較長半衰期；在照射達100次的情況下還可保持70%的高熒光率，且能在多次激發后保持基本無衰減狀態，故納米熒光探針可對標記物進行較長時間的高靈敏度觀測[9]。而對組織具有較強穿透力的特性[10]，特別適合對體內腫瘤組織標記成像。QDs在成像方面的獨特優勢，使QDs納米熒光探針成為一種具有高發展潛能的體內成像工具[11-12]。而單克隆抗體則起到與腫瘤細胞特異性結合作用。正是由于QDs納米熒光探針在分子影像方面所具備的各種優勢，使得它成為真正可識別腫瘤細胞的探針。

2 QDs納米熒光探針對胃癌診療的研究現狀

Li等[13]認為成功開發安全高效的納米探針在體內早期胃癌的靶向顯像是一個很大的挑戰，他們選擇以硫化鋅(CdSe)為核殼的QDs作為典型的材料，利用齒狀烷基鏈和多個羧基修飾QDs，所得的兩親聚合物工程化量子點(PQDs)綴合以乳腺癌1號(BRCAA1)和HER-2的單克隆抗體，制備出的納米熒光探針用于在體外MGC803胃癌細胞的標記和裸鼠體內胃癌細胞靶向成像。結果表明：PQDs具有良好的水溶性、生物相容性和熒光強度。BRCAA1抗體和HER-2抗體偶聯的PQDs納米探針對胃癌細胞的跟蹤標記均有良好效果，并能針對胃癌細胞成像及治療。相信在不久的將來納米熒光探針對早期胃癌的診斷和治療具有巨大的潛力。

研究[2]表明，在腫瘤組織中，癌細胞、腫瘤浸潤巨噬細胞和腫瘤新生血管在空間上緊密相連，形成了能夠促進腫瘤侵襲轉移的侵襲單元，這是促使腫瘤轉移的重要腫瘤微環境。Hu等[6]通過原位分子成像技術揭示了侵襲單元在胃癌轉移中起到的重要作用。開發一種計算機輔助算法，驗證了以QDs為基礎的多路復用技術在分子成像中的優勢，利用促進胃癌轉移的腫瘤侵襲單元成像使我們更深入了解腫瘤侵襲的機制。

Peng等[14]利用QDs同時檢測胃癌組織中浸潤巨噬細胞、腫瘤微血管密度(microvessel density,MVD)和新生血管成熟度等生物標志物來預測臨床胃癌患者的預后。驗證了與HE染色及其他傳統染色方法相比，QDs在同時檢測多種生物標記物時存在明顯優勢，且成像清晰。揭示了腫瘤基質在癌癥生物學的重要作用，并從腫瘤微環境的角度開辟了新的領域來預測胃癌患者的預后。

He等[15]在對123例胃癌患者的研究中發現，通過制作出能特異性標記胃癌基質中成纖維細胞的小窩蛋白1(CAV-1)和輕鏈3B蛋白(LC3B)納米熒光探針，利用QDs免疫熒光成像技術對胃癌患者的病理切片進行染色，在熒光顯微鏡下成像發現，胃癌基質中CAV-1含量越低，可預測胃癌患者生存時間越短，而基質中高水平的LC3B可能對應的是更長的生存時間。如果將CAV-1與LC3B結合起來研究，對預測胃癌患者死亡更有意義。使用先進的QDs探針成像技術可更好地評估CAV-1與LC3B兩種蛋白對胃癌患者生存時間的影響。

阮靜等[16]通過共價鍵偶聯胃癌組織高表達的分子標志物BRCAA1的單克隆抗體制備出熒光磁性納米探針，利用分子影像技術、免疫熒光技術和等離子體質譜技術共同表征分析納米探針在體內的分布及靶向胃癌能力。結果表明：熒光磁性納米粒子具有良好熒光性能和磁響應性能，納米探針對胃癌具有良好的靶向特異性和檢測靈敏度，為胃癌的早期檢測和診斷奠定基礎。而利用熒光磁性納米粒子標記人誘導多能干細胞成功制備了具有良好熒光性能的干細胞納米探針，制備的干細胞納米探針具有好的靶向識別胃癌的能力，干細胞納米探針主要分布在體內的腫瘤組織和肝部，且隨著注射時間的增加，腫瘤組織的熒光信號越來越強，在外加交變磁場產熱的輔助作用下，干細胞納米探針可以顯著抑制胃癌腫瘤組織的生長，延長荷瘤小鼠的生存時間，對胃癌的治療具有非常重要的指導意義。

張云鵬等[17]將胃癌特異性抗原TAG-72(tumor-associated glycoprotein 72)的單克隆抗體CC49與碲化鎘(CdTe)QDs結合，制成具有特異性標記功能的靶向碲化鎘量子(CdTe QDs)探針，并采用透射電鏡觀察、熒光光譜分析及高效液相色譜分析(HPLC)等方法對制成的探針進行研究分析。利用蛋白質印跡(Western blotting)和免疫組織化學法(IHC)對細胞株表面的抗原TAG-72進行檢測，分析探針對正常胃黏膜上皮細胞與胃癌細胞免疫成像。結果表明：制作出的靶向CdTe QDs探針，在體外能夠對胃癌細胞株進行特異性免疫熒光成像而不能與胃黏膜正常上皮細胞結合。這為QDs熒光探針應用于胃癌診斷、定位、治療及預后提供了實驗基礎。

3 QDs納米熒光探針在胃癌診療中存在的問題與展望

QDs熒光探針因獨特的屬性被廣泛應用于生物成像，但其生物毒性仍使人們憂心忡忡，甚至適度酸性或堿性條件都可能導致QDs重金屬暴露，出現對正常細胞的毒害作用，因此，QDs的生物相容性和生態毒性測試應該在體內和體外得到驗證[18]。為了減輕毒性，研發聚合物涂層已經成功應用，這種方法不僅增大QDs直徑，使其停留在血管內的時間增長，同時增強肝臟網狀內皮細胞對QDs的吸收能力[19]，間接降低了QDs探針對細胞的毒害作用。但在臨床上制作出無毒的或低毒的QDs納米熒光探針，并將探針應用于人體仍需進一步的研究。

HER-2基因是癌基因，主要調控細胞的生長、繁殖,還可以增強癌細胞的運動、生存及轉移能力[20]，受到環境及其他因素影響后被激活開始表達，促使正常細胞向腫瘤細胞轉化。近年來針對HER-2 基因研發的單克隆抗體的分子靶向抗癌藥物赫塞汀(Herceptin)，在治療HER-2過表達的轉移性乳腺癌方面已取得良好的治療效果。據文獻[3]報道，在歐洲Herceptin已經用于HER-2高表達胃癌患者的靶向治療。研究表明，30%以上的人類腫瘤組織中伴有HER-2基因過度表達，一些文獻報道胃癌HER-2蛋白的過表達率為5.6%～88%[21-22]，正常胃黏膜未見HER-2的高表達，HER-2基因與胃癌的診斷及治療有密切關系[23-24]，其中胃癌細胞株中的NCI-N87細胞表達水平較高[21]。因此，HER-2可作為胃癌治療的靶點，制作出與該靶點特異性結合的QDs單克隆抗體(QDs-HER-2 mAb)熒光探針，利用探針能與胃癌細胞中HER-2特異性結合的特性，發揮探針標記胃癌組織及前哨淋巴結作用，對胃癌細胞進行診斷，而探針上的抗體能夠同時對HER-2mAb起到封閉作用，影響HER-2表達，從而起到治療作用。利用特殊手術設備對胃癌組織及細胞進行實時術中成像，精準切除腫瘤將是外科手術以后努力的目標。總之，QDs納米熒光探針在胃癌診療中的潛力遠遠不止于此，有待我們進一步探究。

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(責任編輯：陳香宇)

New progress of quantum dots nano fluorescent probe in diagnosis and treatment of gastric cancer

SUN Xuyang, LIU Chang, JI Yanchao, WANG Yao, ZHANG Chengsen

Department of General Surgery, the Fourth Affiliated Hospital of Harbin Medical University, Harbin 150001, China

In recent years, with environmental degradation, the incidence of cancer has risen constantly. Thus early diagnosis and treatment seem to be particularly important. Quantum dots (QDs) nano fluorescent probe has characters like long time, high specificity and sensitivity, which make it a hot topic in modern biological medical photography. By the specific making function of QDs nano fluorescent probe, we can locate cancer cells, and realize the diagnosis, treatment, evaluation and predication of cancer. In this article， QDs nano fluorescent probe in the diagnosis and treatment of gastric cancer was reviewed.

Quantum dots; Fluorescent probe; Gastric cancer; Tumor microenvironment

10.3969/j.issn.1006-5709.2016.06.003

孫旭陽，碩士研究生，住院醫師，研究方向：腫瘤的靶向治療。E-mail：120991018@qq.com

劉昶，博士，主任醫師，研究方向：腫瘤的靶向治療。E-mail：changliu72@163.com

R735.2

A

1006-5709(2016)06-0609-03

2015-10-15