靶向成纤维细胞活化蛋白(FAP)的荧光探针革新胰腺癌荧光引导手术

《Bioconjugate Chemistry》：Revolutionizing Solid Tumor Surgery with Fibroblast Activation Protein (FAP)-Targeted Imaging Probes for a Fluorescence-Guided Surgery of Pancreatic Cancer

为解决实体瘤手术中肿瘤边界不清导致切除不彻底的问题，研究人员开展了靶向成纤维细胞活化蛋白(FAP)的近红外荧光(NIRF)探针开发研究。通过设计基于(4-喹啉酰)-甘氨酰-2-氰基吡咯烷(QCP)结构的三种新型探针eFAPs，证实eFAP-24在胰腺癌模型中可实现肿瘤与背景比(TBR)达3.1±0.6的清晰显影，为富含基质的实体瘤手术精准导航提供新策略。

　　

在肿瘤外科手术领域，如何精准识别肿瘤边界始终是困扰外科医生的核心难题。尤其对于胰腺癌这类具有致密基质的实体瘤，传统手术中依靠视觉和触觉的判别方式往往导致切缘阳性或过度切除，严重影响患者预后。这一临床困境的根源在于肿瘤微环境的特殊性——其中癌症相关成纤维细胞(CAFs)过度表达的成纤维细胞活化蛋白(FAP)，已成为区分恶性组织与正常组织的关键生物标志物。

针对这一挑战，研究团队将目光投向近红外荧光(NIRF)引导手术技术，致力于开发新型分子探针来实现肿瘤基质的精准可视化。该研究聚焦于设计能够特异性靶向FAP的荧光探针，通过优化探针的药代动力学特性，提升其在肿瘤部位的富集效率与信噪比。研究成果发表于《Bioconjugate Chemistry》，为实体瘤手术精准化提供了创新解决方案。

关键技术方法包括：基于(4-喹啉酰)-甘氨酰-2-氰基吡咯烷(QCP)结构设计三种FAP靶向探针；通过体外抑制实验验证探针与FAP的结合特异性；使用表达FAP的U87胶质母细胞瘤模型进行细胞摄取实验；建立胰腺癌动物模型进行体内光学成像研究；采用临床Quest Spectrum NIRF成像系统评估肿瘤显影效果；通过生物分布分析探针在靶组织与非靶组织的分布差异。

探针设计与特性验证

研究团队设计合成了三种新型FAP靶向探针(eFAPs)，其核心结构结合了高亲和力的QCP抑制剂与近红外染料IRDye800CW。通过酶抑制实验证实，所有探针均表现出优异的FAP抑制能力与选择性，对同源酶DPP9和PREP的交叉反应性极低。在细胞水平实验中，探针在FAP阳性U87细胞中展现出特异性摄取，且摄取程度与FAP表达水平呈正相关。

体内光学成像表现

动物实验结果显示，eFAP-24在注射24小时后达到最佳成像效果，肿瘤与背景比值(TBR)达到3.1±0.6。利用临床级Quest Spectrum成像系统可清晰勾勒出肿瘤边界，显著优于传统手术视野下的判别精度。值得注意的是，eFAP-24在肿瘤组织的滞留时间与清除速率的平衡关系得到了优化，使其在手术时间窗内保持稳定的信号强度。

生物分布与安全性评估

生物分布分析进一步验证了成像结果，显示eFAP-24在肿瘤组织中有显著蓄积，而在非靶器官中的分布极低。这种特异性的分布模式不仅确保了成像的高对比度，也暗示了探针良好的生物安全性。特别是对于胰腺癌手术中需要避开的关键解剖结构，探针的低背景摄取为重要组织的保护提供了保障。

该研究成功开发出具有临床应用潜力的FAP靶向荧光探针，特别是eFAP-24在胰腺癌模型中展现出优异的成像性能。这一突破意味着外科医生在未来手术中能够实时辨别肿瘤边界，尤其对于传统方法难以判别的微小病灶或浸润边缘具有重要意义。通过靶向肿瘤基质中普遍存在的FAP靶点，该技术可扩展应用于多种实体瘤的手术导航，为提高肿瘤根治性切除率、改善患者预后提供了新的技术支撑。随着进一步临床转化研究的推进，FAP靶向荧光引导手术有望成为实体瘤外科治疗的标准配置。