基于组织pH值和前列腺特异性抗原活性的无标记导航系统，用于原位评估前列腺肿瘤的恶性程度

《Nature Biomedical Engineering》：Label-free navigation system for grading prostate tumour malignancy in situ via tissue pH and prostate-specific antigen activity

本研究开发了一种基于表面增强拉曼散射（SERS）的术中导航系统，通过同步检测组织酸性和前列腺特异性抗原（PSA）酶活性，结合纳米压印SERS阵列和二维深度学习模型快速识别高Gleason评分（≥3）的恶性肿瘤，在144例中国患者中验证其AUC为0.89，有望提高手术精准度，减少肿瘤残留及术后并发症。

　　

摘要

根治性前列腺切除术是治疗高风险前列腺癌的标准治疗方法，但在手术过程中准确界定肿瘤边缘仍然是一个重大挑战。对前列腺肿瘤恶性程度的术中评估——尤其是那些被归类为格里森分级（Gleason grade，GG）≥3的高侵袭性肿瘤——对于防止手术边缘阳性结果和减少术后并发症至关重要。本文开发了一种基于表面增强拉曼散射（Surface-Enhanced Raman Scattering, SERS）的导航系统，该系统通过同时检测组织酸度和前列腺特异性抗原（Prostate-Specific Antigen, PSA）的酶活性来定位高级别恶性区域。该系统包括一个用于从组织表面自动提取生物标志物的采样笔、一个能够根据酸度和PSA活性产生比率拉曼信号的纳米压印SERS阵列，以及一个用于快速解析拉曼光谱的二维深度学习模型。实验结果表明，该系统能够在手术过程中识别144名中国患者新鲜前列腺组织中的GG≥3级恶性肿瘤，其接收者操作特征曲线（Receiver Operating Characteristic Curve, ROC）下面积为0.89。这种基于SERS的导航系统具有显著提升手术精确度的潜力，有助于减少肿瘤残留，并最终改善患者的治疗效果。