十多年来，研究人员一直在使用发光的纳米粒子康奈尔点(Cornell dots，简称C点)来照亮癌细胞，瞄准肿瘤，甚至诱导细胞死亡。

现在，一个新的C点迭代正在通过基于荧光的多路复用扩大它们的影响，在这个过程中，多个C点被分配去跟踪不同的癌症靶点。

由二氧化硅制成的C点能够追踪癌细胞，因为它们配备了靶向分子，这些分子可以锁定肿瘤细胞表面过剩的蛋白质。由于肿瘤细胞是异质性的，随着疾病的进展，许多化合物在不同的时间过度表达，这一事实可能会使研究变得复杂。因此，只跟踪其中一个标记是有风险的。

通过部署多个多任务C点，研究人员可以在手术期间以既准确又不受威胁的方式导航这些变化的变量同时检测多个癌症标志物。该过程可以帮助外科医生和肿瘤学家对手术后的治疗方案做出更明智的决定。

乌尔里希·威斯纳(Ulrich Wiesner)材料科学与工程专业教授，工程学教授斯潘塞·T·奥林(Spencer T. Olin)说：“我们基本上采用了C点的一个应用(即节点映射)，然后进入到了下一个阶段。而不是基于对特定肿瘤细胞上过表达的单个受体具有特异性的单个荧光标记物作图，这里我们可以同时进行多重检测并观察多个标记物，以评估肿瘤的异质性。”

结果发表在12月4日的《科学进展》杂志上的论文《分子表型分析和超声引导下的手术治疗黑素瘤——使用光谱上独特的超细微核壳硅纳米颗粒》。

维斯纳(Wiesner)的小组与纪念斯隆·凯特琳纪念癌症中心(MSKCC)的长期合作者米歇尔·布拉德伯里博士及其团队合作。他们将C点聚焦在已知在人类黑素瘤中过表达的两个不同标记上：整合素α-V和黑皮质素1受体(MC1-R)。MC1-R在很大程度上是针对黑色素瘤的，但alpha-v beta-3 也可以通过多种其他实体瘤表达。

与之前的研究一样，该团队的目标是淋巴系统，因为当肿瘤转移时，癌细胞会脱落淋巴结内的物质，形成可以扩散到全身的继发性病变。

在开始手术之前，研究人员用放射性示踪剂标记了C点，并将它们注射到患者的原发性黑色素瘤附近——(在本例中为微型猪)。研究人员使用了一种结合成像技能——正电子发射断层扫描和基于x射线的计算机断层扫描——来跟踪粒子示踪剂穿过肿瘤引流淋巴管，定位病变淋巴结和其他癌变部位的过程。淋巴结定位后，将小猪带到手术室，并在病灶附近注入两个不同C点的混合物，每种C点用不同的荧光颜色区分。

这些点还使用两种不同的目标系统进行了编码：循环RGD，它寻找整联蛋白αV;α-MSH，它寻找MC1-R。借助于专门用于多路复用的多通道荧光照相机系统，外科医生将发光的C点跟随到癌细胞表面上各自的靶标受体上，其中不同的颜色同时显示了癌细胞表达水平的异质性。

在淋巴结被移除后，研究人员使用病理学测试来确认标记物的存在，并确定淋巴结内的癌症数量。结果显示,肿瘤大小与荧光强度有很强的相关性:信号越强，肿瘤越大。多个C点还使研究人员能够检测到难以捉摸的微转移瘤——直径小于2-3毫米的非常小的肿瘤。研究小组在一些淋巴结中发现了小至0.45毫米的微转移病灶。

威斯纳说：“这很重要，因为很多人对于这些颗粒是否对肿瘤敏感或它们是否对由于肿瘤导致的淋巴结中存在的其他一些细胞敏感存在很多疑问。证明肿瘤负荷和我们测量的荧光强度之间存在相关性，表明C点对肿瘤具有特异性。”

研究人员在小型猪中进行了试验，以尽可能地重现人患环境，为临床试验铺平了道路。

威斯纳说：“从某种意义上说，这是一项非凡的成就，数十年来在手术室中使用多路复用光学技能的承诺已被证明与实际情况非常接近。我们证明这些多路复用方法行之有效，而且效果很好。”

该论文的共同作者，术中影像学教授，斯隆·凯特琳癌症研究和威尔·康奈尔医学研究所放射学教授布拉德伯里说：“我们利用这些靶向癌症的C点作为成像'生物标志物'以检测淋巴结微转移的能力，可能使我们能够以非侵入性方式将患者分为不同的治疗组，并做出更有效的手术管理决策。”

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