转基因小鼠肝癌模型助力MRI点亮荧光变暗勾勒肿瘤边界的研究
肝细胞癌（hepatocellular carcinoma, HCC）是最常见的原发性肝癌，也是全球癌症相关死亡的第二大原因，5年生存率约为18%。对早期肝癌而言，准确勾勒肿瘤边界对手术完整切除至关重要。磁共振成像（MRI）空间分辨率高，但时间分辨率低，难以在术中即时反馈；近红外二区（near-infrared-II, NIR-II）荧光成像则可提供实时、高分辨的术中视野。然而，现有NIR-II/MRI双模态造影剂大多为纳米颗粒，小分子探针明显欠缺；而荧光染料常见的聚集导致猝灭（aggregation-caused quenching, ACQ）效应通常被视为成像缺陷，主动利用它勾勒肿瘤的研究仍较少。
将方酸染料与钆螯合物整合为一个小分子探针
研究团队以方酸（squaraine）染料SQ 905为荧光骨架，经烷基链连接大环顺磁螯合物DOTA-Gd，得到SQ 905-Gd。光谱测定显示，SQ 905-Gd在水中形成H-聚集体，荧光强度低于在甲醇中。分子对接提示，其与有机阴离子转运多肽（organic anion-transporting polypeptides, OATPs）中的OATP1B3、OATP2B1以及钠/牛磺胆酸共转运多肽（Na+/taurocholate co-transporting polypeptide, NTCP）的亲和力高于临床肝脏特异性造影剂Gd-EOB-DTPA，与人血清白蛋白的亲和力较低。细胞实验中，表达OATP1B3和NTCP的HEK细胞荧光强度分别为对照组的3.6倍和7.5倍，加入相应抑制剂后下降超过60%。此外，两种细胞在50 µM下存活率仍高于95%，小鼠血清生化与H&E分析未见器官损伤。
同一批聚集体：MRI中使肿瘤变亮，荧光中使肿瘤变暗
在肝内注射H22-Luc细胞建立的原位肝癌小鼠中，静脉注射SQ 905-Gd后，T1加权MRI中肿瘤信号逐渐增强，注射后50分钟肿瘤与正常组织信号比（T/N）为1.46±0.09；Gd-EOB-DTPA则使肿瘤呈低信号，T/N为0.58±0.02。SQ 905-Gd的对比度略低于Gd-EOB-DTPA，但呈现相反的"亮肿瘤"成像。NIR-II荧光成像则相反：注射后30分钟，肿瘤荧光明显弱于周围正常肝组织。研究团队推测这源于肿瘤内探针的ACQ效应，遂将等量肿瘤与肝组织以甲醇超声提取，使探针以单体形式分散，结果肿瘤提取液荧光强度为肝组织提取液的9.6倍；冰冻切片NIR-II成像的边界也与H&E病理边界一致。值得注意的是，H22肿瘤中OATP1B2、OATP2B1和NTCP的mRNA表达低于癌旁肝组织，SQ 905-Gd主要以非ATP依赖方式进入H22细胞；作者推测其进入可能涉及静电相互作用与离子缔合介导的膜锚定。
在转基因肝癌模型中显示微小病灶，并引导切除
考虑到H22模型难以模拟肝癌的自然发生，尤其是小而分散的病灶，研究团队进一步在转基因肝癌小鼠中评估SQ 905-Gd，所用H11-CAG-LSL-Myc小鼠购自南模生物。静脉注射25 µmol/kg探针后，NIR-II成像中肿瘤荧光低于肝组织，在完整皮肤下即可见清晰边缘，经高斯拟合测得小病灶尺寸为0.868毫米；同剂量下，T1加权MRI在注射后30分钟可分辨病灶尺寸（1.167毫米）与边界，T/N为1.30±0.07，H&E染色与上皮细胞黏附分子（EpCAM）免疫荧光证实了肿瘤组织。随后在H22荷瘤小鼠中，研究团队结合术前MRI诊断，在SQ 905-Gd显示的清晰边界引导下完整切除肝内肿瘤，并经H&E染色验证。作者提出，对切缘与可疑病灶取样后快速甲醇提取并测定荧光，可作为评估切缘和潜在转移灶的辅助方法。
综上所述，此研究构建了小分子NIR-II/MRI双模态探针SQ 905-Gd：其在肝癌组织内形成的聚集体在术前MRI中使肿瘤变亮、在术中NIR-II荧光下使肿瘤变暗，离体提取后荧光又得以恢复，为肝癌边界勾勒与切除确认提供了新思路。作者认为，这一工作也提示ACQ效应可作为手术导航造影剂的一种设计策略。
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