口服携带适配体修饰的SICTERS拉曼探针，用于结肠镜引导下的切除术以及对微肿瘤的光热免疫治疗

《SCIENCE ADVANCES》：Oral delivery of aptamer-decorated SICTERS Raman probes for colonoscopy-guided resection and photothermal immunization of microtumors

结直肠癌早期诊断面临肿瘤边缘识别困难和残留病变清除难题，本研究开发口服靶向纳米颗粒BBT-Apt@CS NPs，通过SICTERS机制实现肿瘤特异性拉曼成像，并具备光热治疗功能。术中成像指导精准切除，术后光热处理可消除残存癌细胞并诱导免疫记忆，动物实验显示完全抑制肿瘤复发。

　　本研究提出了一种创新的微创治疗方案，旨在提高结直肠癌（Colorectal Cancer, CRC）的早期诊断与精准治疗水平。结直肠癌是一种全球范围内高发的恶性肿瘤，其发病率位居全球第三，而死亡率则居第二位。据估计，2020年全球新发病例约190万例，导致死亡人数超过93.5万。早期诊断和干预对改善患者预后至关重要，尤其对于局限于黏膜或黏膜下层的早期结直肠癌，通过微创内镜技术进行切除可以显著提高患者的五年生存率。然而，随着病情进展至晚期，生存率骤降至15%以下，此时需要依赖侵入性治疗手段，如化疗、放疗或结肠造口术，这些方法不仅对患者身体造成较大负担，还可能带来心理压力。因此，迫切需要开发一种能够结合分子诊断与实时手术指导的新技术，以提高早期诊断的准确性，降低术后复发率，从而改善患者治疗效果。

传统的内镜切除技术主要依赖于视觉观察或染色内镜进行形态学评估，但这些方法难以识别早期恶性转化信号。恶性转化往往在分子层面发生，而组织学改变尚未显现，这使得常规内镜技术在识别早期病变时存在局限性。此外，即使成功切除肿瘤，仍可能存在残留癌细胞，尤其是那些隐藏在黏膜下淋巴管或超出切除边缘的癌细胞，这些残留细胞容易被忽视，从而增加复发风险。研究表明，手术后正切缘率可达29.2%，局部复发率约为16%，这些因素显著影响患者的长期预后。因此，开发一种能够实现精准诊断和治疗的新型辅助技术成为当前研究的重点。

Raman光谱技术以其独特的分子指纹识别能力，为解决早期结直肠癌诊断和精准治疗提供了新的思路。与传统的光学成像技术相比，Raman光谱具有超窄的光谱峰和较强的抗光漂白特性，使其在生物医学领域展现出广阔的应用前景。特别是基于表面增强拉曼散射（Surface-Enhanced Raman Scattering, SERS）的探针，通过金属纳米颗粒（NPs）显著增强Raman信号，实现了超高灵敏度的分子成像。SERS探针在肿瘤成像和内镜检查方面已取得显著进展，然而，由于金属纳米颗粒的不可降解性，其在关键器官（如肝脏、脾脏和肾脏）中可能长期滞留，进而引发潜在的累积毒性问题，这限制了其在口服或静脉注射等途径中的临床应用。

为克服上述问题，研究团队开发了一种基于“堆叠诱导电荷转移增强拉曼散射”（Stacking-Induced Charge Transfer–Enhanced Raman Scattering, SICTERS）机制的非金属纳米探针（BBT NPs）。该探针不仅具备良好的生物降解性，还能提供高灵敏度的成像效果，因此在内镜引导下的早期肿瘤切除中具有巨大潜力。在此基础上，研究人员进一步将核酸适配体（aptamer）修饰于BBT NPs表面，构建出具有肿瘤靶向能力的BBT-Apt NPs。适配体能够特异性结合肿瘤细胞表面高表达的核孔蛋白（nucleolin），从而提高探针对肿瘤的识别能力。为了实现靶向释放，BBT-Apt NPs被封装于一种双层壳聚糖和海藻酸盐涂层中，形成口服给药形式（BBT-Apt@CS NPs）。该双层结构能够在上消化道保持稳定，同时在结肠中缓慢降解，释放核心的BBT-Apt NPs，实现精准的肿瘤识别和治疗。

实验结果显示，BBT-Apt@CS NPs在模拟胃液、肠液和结肠液中均表现出良好的稳定性，其粒径在结肠环境中逐渐减小，表明涂层的降解特性。此外，通过透射电镜（Transmission Electron Microscopy, TEM）和动态光散射（Dynamic Light Scattering, DLS）等手段，研究人员确认了该探针的结构特征和表面性质。在细胞层面，BBT-Apt NPs能够显著增强对肿瘤细胞（如CT26细胞）的识别能力，而对正常上皮细胞（如NCM460细胞）的识别率较低。通过共聚焦拉曼显微镜和流式细胞术，研究人员验证了BBT-Apt NPs对肿瘤细胞的特异性识别能力，并观察到其在肿瘤球体中的渗透性显著优于未修饰的BBT NPs。这些实验数据表明，BBT-Apt@CS NPs在肿瘤识别方面具有明显优势，为后续的体内实验奠定了基础。

在体内实验中，研究人员通过口服给药方式对结肠肿瘤模型小鼠进行了拉曼成像验证。结果表明，BBT-Apt@CS NPs在肿瘤部位表现出显著的拉曼信号增强，特别是在894 cm?1处的特征峰，能够清晰区分肿瘤组织与正常组织。相比之下，使用随机序列修饰的探针（BBT-Scr@CS NPs）在肿瘤部位的信号强度较低，说明靶向适配体在肿瘤识别中的关键作用。进一步实验发现，BBT-Apt@CS NPs不仅能够有效识别主肿瘤，还能检测到转移性小肿瘤，这在传统内镜检查中难以实现。此外，研究人员还利用免疫荧光和HE染色等方法，确认了探针在体内对肿瘤的靶向识别能力，进一步验证了其在实际应用中的可行性。

在肿瘤切除后的治疗方面，BBT-Apt NPs表现出优异的光热特性。通过不同浓度的激光照射，研究人员发现该探针能够快速升高温度，实现对残留肿瘤组织的光热治疗（Photothermal Therapy, PTT）。光热治疗不仅能够破坏残留的癌细胞，还能促进肿瘤相关抗原的释放，从而激活免疫系统，诱导免疫记忆。这一特性对于降低术后复发率具有重要意义。实验中，研究人员对接受光热治疗的小鼠进行了长期监测，发现接受Raman引导切除加光热治疗的小鼠生存期显著长于仅接受手术切除或未治疗的小鼠。在再挑战实验中，接受光热治疗的小鼠在再次接种肿瘤细胞后，肿瘤未见复发，而仅接受手术切除的小鼠则出现了肿瘤生长，这进一步说明光热治疗能够有效激活免疫应答，从而预防肿瘤的再次发展。

此外，研究人员还评估了BBT-Apt@CS NPs的生物安全性。通过活/死染色和CCK-8实验，发现即使在高浓度（1 mg/ml）下，该探针对细胞的毒性极低，细胞存活率保持在较高水平。进一步的动物实验表明，口服BBT-Apt@CS NPs后，其主要通过粪便排出体外，仅有少量进入血液，且在肝脏、脾脏等器官中的积累较少，降低了全身性副作用的风险。通过对血液生化指标和器官组织的HE染色分析，研究人员确认了该探针在体内具有良好的代谢和清除能力，进一步支持其在临床中的应用前景。

本研究的成果表明，基于SICTERS机制的拉曼探针BBT-Apt@CS NPs在结直肠癌的早期诊断和治疗中具有显著优势。它不仅能够实现精准的肿瘤识别，还能在切除后对残留病灶进行光热治疗，同时诱导免疫记忆，降低复发风险。这种探针的口服给药方式避免了传统注射或局部喷洒方法的侵入性，提高了患者的依从性和治疗的安全性。然而，研究也指出了一些局限性。由于小鼠肠道狭窄，目前的实验主要验证了内镜诊断能力，而肿瘤切除仍需借助外部操作。此外，虽然口服探针在体内表现出良好的稳定性，但其在临床应用中仍需进一步优化，例如调整靶向结合的动力学参数，以及开发高效的清洗方案，以减少非特异性吸附，提高成像效率。未来，研究团队计划在临床前模型中进一步验证该探针的可行性，并探索其在实际临床中的应用潜力。

综上所述，本研究开发了一种新型的口服拉曼探针，为结直肠癌的微创治疗提供了创新性的解决方案。该探针结合了高灵敏度的分子成像和光热治疗功能，能够在内镜下实现对微小肿瘤的精准识别，并对残留病灶进行有效清除，同时诱导免疫记忆，从而降低复发风险。这一成果不仅为结直肠癌的早期诊断和治疗提供了新的技术手段，也为实现精准医学理念奠定了基础。未来，随着技术的不断优化，该探针有望在临床中发挥更大作用，为患者带来更安全、高效的治疗方案。