本文发表于《European Journal of Medicinal Chemistry》第271卷（2024年），文章编号116452，由Kuncheng Zhou、Gang Li、Rongbin Pan、Sulin Xin、Weijie Wen、Huiyi Wang、Chao Luo、Ray P.S. Han、Yueqing Gu和Yuanbiao Tu等作者共同完成。研究团队来自中国江西中医药大学癌症研究中心、中国药科大学等机构。该研究旨在开发一种针对血管紧张素II 1型受体（AGTR1）的分子探针，用于结直肠癌（CRC）的原位和肝转移模型的近红外荧光成像，以指导手术导航。

研究背景

结直肠癌是全球范围内常见的致命性消化道恶性肿瘤，尤其是肝转移患者的预后较差。尽管近年来结直肠癌的诊断和治疗有所进展，但手术切除仍然是患者长期生存的最佳选择。然而，手术中准确识别肿瘤边界仍然是一个重大挑战，传统影像学方法在术中难以提供足够的实时信息。近红外荧光成像结合肿瘤靶向分子探针是一种新兴的无创成像技术，能够为外科医生提供实时肿瘤边界信息，从而提高手术的精准性。

目前，大多数结直肠癌靶向探针仍处于临床前或临床试验阶段，且抗体偶联探针存在组织穿透性差、药代动力学缓慢等问题。相比之下，基于肽的成像剂具有小分子和抗体的双重优势，能够快速代谢、高亲和力、低免疫原性等特性，因此在癌症诊断和治疗中具有广阔的应用前景。

研究目标

本研究旨在开发一种基于AGTR1特异性配体血管紧张素II（Ang II）的近红外荧光分子探针MPA-PEG4-N3-Ang II，用于结直肠癌的原位和肝转移模型的成像，并评估其在手术导航中的潜力。

研究流程

1. 探针设计与合成：研究团队通过点击化学将Ang II与近红外荧光染料MPA共价结合，合成了MPA-PEG4-N3-Ang II探针。探针中嵌入了亲水性PEG4链，以减少荧光染料的空间位阻。

2. 体外结合实验：通过流式细胞术和荧光显微镜，研究团队验证了探针在结直肠癌细胞（HT29、HCT116和SW480）中的结合特异性和AGTR1表达水平。结果显示，探针能够快速结合并内化到AGTR1阳性细胞中。

3. 分子对接研究：通过分子对接模拟，研究团队发现MPA-PEG4-N3-Ang II与AGTR1蛋白之间存在较强的结合亲和力，进一步验证了探针的靶向性。

4. 体内成像实验：在结直肠癌皮下、原位和肝转移小鼠模型中，研究团队通过近红外荧光成像评估了探针的肿瘤靶向能力。结果显示，探针在注射后1小时内即可在肿瘤部位积累，并在12小时内保持稳定的荧光信号，肿瘤与背景组织的信噪比（SNR）显著高于对照组。

5. 免疫荧光分析：通过免疫荧光染色和共聚焦显微镜，研究团队进一步验证了AGTR1在结直肠癌组织中的高表达，并确认了探针在肿瘤组织中的特异性积累。

6. 手术导航模拟：研究团队通过模拟荧光引导的手术切除，验证了探针在术中识别肿瘤边界的潜力。结果显示，探针能够清晰地区分肿瘤与正常组织，并在切除后未检测到残留荧光信号。

主要结果

1. 探针的高靶向性：MPA-PEG4-N3-Ang II探针在AGTR1阳性的结直肠癌细胞中表现出高特异性和选择性，能够快速积累并稳定保留在肿瘤部位。

2. 优异的肿瘤边界识别能力：探针在结直肠癌原位和肝转移模型中表现出高对比度的荧光信号，能够清晰区分肿瘤与正常组织，信噪比显著高于对照组。

3. 手术导航潜力：探针在模拟手术中表现出优异的肿瘤边界识别能力，能够帮助外科医生实现更彻底的肿瘤切除，同时保护正常组织。

研究意义

本研究开发的MPA-PEG4-N3-Ang II探针具有高靶向性、低背景噪声和长成像窗口等优势，能够为结直肠癌的手术导航提供强有力的工具。该探针的成功开发不仅为AGTR1阳性肿瘤的分子成像提供了新的策略，也为其他癌症的荧光引导手术提供了参考。

研究亮点

1. 创新的探针设计：通过点击化学将Ang II与近红外荧光染料结合，开发出具有高靶向性和低背景噪声的分子探针。

2. 多模型验证：研究团队在结直肠癌的皮下、原位和肝转移小鼠模型中全面验证了探针的肿瘤靶向能力和成像效果。

3. 手术导航潜力：探针在模拟手术中表现出优异的肿瘤边界识别能力，为临床手术导航提供了新的可能性。

结论

本研究成功开发了一种基于AGTR1特异性配体的近红外荧光分子探针MPA-PEG4-N3-Ang II，并在结直肠癌的原位和肝转移模型中验证了其优异的肿瘤靶向性和手术导航潜力。该探针为AGTR1阳性肿瘤的分子成像和手术导航提供了新的工具，具有重要的临床应用前景。