近紅外熒光成像技術(shù)導(dǎo)航在卵巢癌手術(shù)中應(yīng)用的研究進(jìn)展*

劉鵬林,唐 帆,季雪超,徐春玉,田 明,耿宇寧,苗勁蔚

(首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京婦產(chǎn)醫(yī)院/北京婦幼保健院婦瘤科,北京 100006)

卵巢癌作為第三大常見婦科惡性腫瘤,死亡病例數(shù)占所有女性惡性腫瘤的4.7%[1]。由于缺乏明顯的早期臨床癥狀和敏感的生物標(biāo)志物,約70%患者初診時(shí)已是晚期,伴有盆腹腔的廣泛種植轉(zhuǎn)移,嚴(yán)重影響女性的生活質(zhì)量和生存時(shí)間[2]。根據(jù)2023年最新版美國國家綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)(National Comprehensive Cancer Network,NCCN)卵巢癌實(shí)踐指南,晚期卵巢癌的標(biāo)準(zhǔn)治療模式為:以滿意減瘤為目標(biāo)的初始或中間型腫瘤細(xì)胞減滅術(shù),術(shù)后輔以多療程鉑類為基礎(chǔ)的聯(lián)合化療[3]。研究已證實(shí),手術(shù)殘余腫瘤量是決定晚期卵巢癌預(yù)后的重要風(fēng)險(xiǎn)因素[4]。卵巢癌腫瘤細(xì)胞減滅術(shù)中主要靠手術(shù)醫(yī)生的肉眼觀察及觸診來尋找轉(zhuǎn)移病灶,不同醫(yī)生之間對(duì)于轉(zhuǎn)移病灶的判斷存在較大異質(zhì)性,行滿意腫瘤細(xì)胞減滅術(shù)的卵巢癌患者經(jīng)術(shù)后影像學(xué)評(píng)估有高達(dá)40%的患者是不符合的(殘留腫瘤病灶直徑>1cm)[5]。此外,對(duì)于微小及隱匿位置的轉(zhuǎn)移病灶在手術(shù)探查時(shí)往往難以發(fā)現(xiàn)。這些問題亟待術(shù)中對(duì)卵巢癌病灶的精準(zhǔn)導(dǎo)航技術(shù)來解決。

隨著分子影像技術(shù)的不斷發(fā)展,近紅外熒光成像技術(shù)在術(shù)中導(dǎo)航領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的潛力,開創(chuàng)了腫瘤外科治療的新模式。近紅外熒光成像通過近紅外波段的激發(fā)光源照射熒光分子,激發(fā)出特定光譜特性的光子信號(hào),信號(hào)被熒光攝像機(jī)捕獲后經(jīng)計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)熒光成像。近紅外光譜是紅外光譜的一部分,介于可見光譜和中紅外光譜之間,其波長范圍為780～2526nm。與可見光成像相比,近紅外波段的散射和吸收光子與生物組織的相互作用更少,自發(fā)熒光干擾更弱,從而能提供更高的成像對(duì)比度。因此,手術(shù)中近紅外熒光成像技術(shù)能使肉眼白光下視診或觸診難以發(fā)現(xiàn)的腫瘤病灶可視化,具有實(shí)時(shí)、高靈敏度、高分辨率、無輻射等優(yōu)勢(shì)。目前在肝細(xì)胞腫瘤邊界的確定、肺癌病灶的識(shí)別、結(jié)直腸癌腹膜轉(zhuǎn)移病灶的檢測(cè)、子宮內(nèi)膜癌前哨淋巴結(jié)的顯影等方面廣泛應(yīng)用于臨床,增強(qiáng)了腫瘤外科手術(shù)的精準(zhǔn)性,展示出安全有效的結(jié)果[6-7]。

在卵巢癌手術(shù)領(lǐng)域,近年來熒光分子成像技術(shù)也被廣泛嘗試和深入探索,并在卵巢癌臨床實(shí)踐中展現(xiàn)出越來越重要的位置。本文綜述了吲哚菁綠(indocyanine green,ICG)及靶向分子探針介導(dǎo)的近紅外熒光成像技術(shù)導(dǎo)航在卵巢癌手術(shù)中應(yīng)用的最新研究進(jìn)展,并強(qiáng)調(diào)了該技術(shù)在卵巢癌腫瘤細(xì)胞減滅術(shù)中的臨床潛力和未來研究方向。

1 ICG介導(dǎo)的近紅外熒光成像在卵巢癌手術(shù)中應(yīng)用的研究進(jìn)展

ICG作為一種水溶性非特異性近紅外熒光顯影劑,可被750～810nm波長范圍的近紅外光激發(fā),發(fā)射840nm波長左右的熒光,其組織穿透深度范圍為5～10mm。由于ICG具有較好的靶向示蹤性、組織穿透性以及安全性,于1956年被美國食品藥品監(jiān)督管理局(Food and Drug Administration,FDA)批準(zhǔn)用于臨床[8]。經(jīng)近70年的發(fā)展,ICG已被成功應(yīng)用于肝臟腫瘤、前哨淋巴結(jié)、膽管造影等術(shù)中實(shí)時(shí)顯像領(lǐng)域[6]。

2011年美國國家癌癥研究中心Kosaka等[9]開展的一項(xiàng)探究ICG對(duì)卵巢癌腹膜轉(zhuǎn)移病灶檢測(cè)能力的動(dòng)物實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了ICG良好的高滲透長滯留效應(yīng)和快速清除率,提示ICG介導(dǎo)的近紅外熒光成像技術(shù)在動(dòng)物水平檢測(cè)卵巢癌微小腹膜種植病灶的可行性。2015年一項(xiàng)人體研究顯示,2例卵巢癌患者的21處熒光顯影的腹膜病灶中,ICG介導(dǎo)的近紅外熒光成像技術(shù)檢測(cè)卵巢癌轉(zhuǎn)移病灶的真陽性率為38.1%(8/21),假陽性率為61.9%(13/21)[10]。2018年Veys等[11]納入20例新輔助化療后的卵巢癌患者,對(duì)108處離體腹膜可疑轉(zhuǎn)移病灶在體外進(jìn)行熒光顯影,經(jīng)病理檢測(cè)發(fā)現(xiàn)73(67.6%)處惡性和35(32.4%)處良性腹膜病灶。此外,在對(duì)熒光顯像腹膜病灶的半定量分析中,惡性病灶的平均腫瘤-背景比顯著高于良性病灶(1.8±1.3 vs 1.0±0.79,P=0.007)。該研究初步證實(shí)了ICG介導(dǎo)的近紅外熒光成像技術(shù)檢測(cè)卵巢癌腹膜轉(zhuǎn)移病灶的可行性。然而,已發(fā)表的關(guān)于ICG介導(dǎo)的近紅外熒光成像在卵巢癌腫瘤細(xì)胞減滅術(shù)中應(yīng)用的相關(guān)研究樣本量相對(duì)較小,易產(chǎn)生假陽性結(jié)果。目前有兩項(xiàng)前瞻性臨床試驗(yàn)(NCT04891185,NCT05633836)正在進(jìn)行,還未公布研究結(jié)果。未來需更多大規(guī)模的前瞻性研究來進(jìn)一步探究ICG介導(dǎo)的近紅外熒光成像技術(shù)導(dǎo)航卵巢癌轉(zhuǎn)移病灶精準(zhǔn)切除的效果,為ICG熒光手術(shù)導(dǎo)航的進(jìn)一步臨床推廣和應(yīng)用提供支撐。

2 靶向熒光分子探針介導(dǎo)的近紅外熒光成像在卵巢癌手術(shù)中應(yīng)用的研究進(jìn)展

ICG本身無腫瘤特異性靶向能力,存在穿透深度有限、腫瘤-背景比欠佳、易產(chǎn)生假陽性結(jié)果等局限性。靶向熒光分子探針是檢測(cè)惡性腫瘤及其轉(zhuǎn)移病灶的一個(gè)重大突破,其可特異性地結(jié)合腫瘤組織表達(dá)的相關(guān)抗原并被熒光檢測(cè),從而在術(shù)中能更特異性地顯示腫瘤病灶及切緣等[6]。靶向熒光分子探針介導(dǎo)的近紅外熒光成像僅適用于表達(dá)特異性靶標(biāo)的腫瘤,且目前主要為臨床前研究。在卵巢癌手術(shù)實(shí)踐中,針對(duì)葉酸受體α(folate receptor α,FRα)、抗人表皮生長因子受體2(human epidermal growth factor receptor 2,HER2)、血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)等靶點(diǎn)的熒光分子探針被開發(fā)設(shè)計(jì)并在臨床及臨床前實(shí)驗(yàn)中得到廣泛研究。

2.1 靶向FRα的熒光分子探針介導(dǎo)的近紅外熒光成像 FRα是一種由FOLR1編碼的糖基化磷脂酰肌醇鏈接的細(xì)胞表面糖蛋白,其分子量為38～40kDa,可被葉酸特異性結(jié)合[12]。FRα在高達(dá)90%的上皮性卵巢癌中過度表達(dá),而在非惡性卵巢組織中幾乎不表達(dá)[13-14]。基于這一證據(jù),一系列靶向FRα的抗體偶聯(lián)藥物(antibody-drug conjugate,ADC)正在被開發(fā)[15],此外,FRα被認(rèn)為是具有極大潛力的卵巢癌熒光分子成像探針的靶點(diǎn),并且靶向FRα的分子探針在卵巢癌腫瘤細(xì)胞減滅術(shù)的臨床實(shí)踐中被深入探索。

2011年van Dam等[16]首次在卵巢癌患者中使用腫瘤特異性熒光分子成像技術(shù),探究了葉酸偶聯(lián)的異硫氰酸熒光素(fluorescein isothiocyanate,FITC)靶向探針在10例疑似卵巢癌患者的手術(shù)中對(duì)腫瘤組織實(shí)時(shí)可視化的效果。雖然這項(xiàng)研究顯示了靶向FRα的熒光探針在術(shù)中實(shí)時(shí)顯示腫瘤病灶的可行性,但由于FITC熒光染料的穿透性有限,該方法難以識(shí)別正常組織表面下的深部腫瘤病灶。

2016年荷蘭萊頓大學(xué)醫(yī)學(xué)中心Vahrmeijer教授團(tuán)隊(duì)改進(jìn)了熒光染料,基于ICG相關(guān)熒光染料和葉酸類似物合成了一種新的熒光分子探針OLT38,其可與FRα特異性結(jié)合。12例計(jì)劃行腫瘤細(xì)胞減滅術(shù)的上皮性卵巢癌患者中靜脈注射OLT38后,OLT38可在FRα陽性卵巢癌轉(zhuǎn)移病灶中特異性積聚,在熒光引導(dǎo)下可額外檢出29%的肉眼白光和觸診未能發(fā)現(xiàn)的惡性病灶[17]。2018年相關(guān)的多中心、開放標(biāo)簽的Ⅱ期臨床試驗(yàn)(NCT02317705)的結(jié)果發(fā)表,29例卵巢癌患者的225個(gè)病灶中,OLT38對(duì)FRα陽性卵巢癌病灶檢測(cè)的敏感性和陽性預(yù)測(cè)值分別為97.97%、94.93%,此外48.3%的患者檢測(cè)出至少1個(gè)額外病灶。這一結(jié)果驗(yàn)證了OLT38用于卵巢癌術(shù)中檢測(cè)卵巢癌病灶的安全性和靈敏性[18]。

2018年3月至2020年4月開展的多中心、開放標(biāo)簽的III期臨床試(NCT03180307),納入11個(gè)分中心的150例已知或疑似卵巢癌并計(jì)劃接受腫瘤細(xì)胞減滅術(shù)的受試者,術(shù)前靜脈給予pafolacianine(OLT38),評(píng)估pafolacianine介導(dǎo)的近紅外熒光成像在卵巢癌術(shù)中檢測(cè)腫瘤病灶的安全性和有效性。最終共109例葉酸受體陽性卵巢癌患者組成了完整的療效分析集,33.0%(95%CI為24.3～42.7)的患者通過pafolacianine介導(dǎo)的近紅外熒光成像技術(shù)能額外檢測(cè)出在白光下肉眼和觸診未能發(fā)現(xiàn)的卵巢癌轉(zhuǎn)移病灶,超過了預(yù)先設(shè)定的閾值10.0%(P<0.001)。接受中間型腫瘤細(xì)胞減滅術(shù)的患者中,該比率為39.7%(95%CI為27.0～53.4,P<0.001)。pafolacianine介導(dǎo)的近紅外熒光成像技術(shù)檢測(cè)卵巢癌病灶的敏感性為83.0%,假陽性率為32.7%,該研究中卵巢癌患者的R0切除率為62.4%(68/109)。在安全性方面,30.0%(45/150)的患者報(bào)告了藥物相關(guān)不良事件,最常見的包括惡心、嘔吐和腹痛,未報(bào)告藥物相關(guān)嚴(yán)重不良事件或死亡事件[19]。這一Ⅲ期臨床試驗(yàn)的結(jié)果展示了pafolacianine在卵巢癌腫瘤細(xì)胞減滅術(shù)中提高轉(zhuǎn)移病灶檢出率的顯著效果?；谠撗芯康慕Y(jié)果,美國FDA在2021年11月29日正式批準(zhǔn)pafolacianine用于卵巢癌患者術(shù)中識(shí)別腫瘤病灶[20]。同時(shí),pafolacianine也是第一種獲批在卵巢癌病灶識(shí)別方面的靶向熒光顯像劑,其能在術(shù)中使肉眼或觸診難以檢測(cè)的卵巢癌病灶可視化,改變卵巢癌外科手術(shù)的治療模式,為卵巢癌腫瘤細(xì)胞減滅術(shù)的徹底性和精準(zhǔn)性提供強(qiáng)有力的保障。

2.2 靶向其他靶點(diǎn)的熒光分子探針介導(dǎo)的近紅外熒光成像 為了進(jìn)一步擴(kuò)大在卵巢癌術(shù)中可使用的靶向熒光分子探針的種類,針對(duì)其他卵巢癌靶點(diǎn)的熒光分子探針的開發(fā)近年來蓬勃發(fā)展,并在臨床前動(dòng)物研究中進(jìn)行了效果驗(yàn)證。

2011年,一項(xiàng)動(dòng)物研究用近紅外熒光染料IRDye 800CW分別標(biāo)記抗VEGF的抗體-貝伐珠單抗和抗HER2的抗體-曲妥珠單抗合成熒光分子探針。在熒光分子探針注射小鼠體內(nèi)6d后,對(duì)皮下成瘤模型和腹腔播散成瘤模型小鼠的VEGF或HER2陽性腫瘤病灶分別進(jìn)行術(shù)中熒光成像,發(fā)現(xiàn)貝伐珠單抗-IRDye 800CW組的腫瘤-背景比為1.93±0.40,曲妥珠單抗IRDye 800CW組為2.92±0.29,且術(shù)中實(shí)時(shí)成像在腹腔播散成瘤模型中甚至可檢測(cè)到亞毫米級(jí)別的腫瘤病變。這些結(jié)果在動(dòng)物體內(nèi)驗(yàn)證了靶向VEGF或HER2的近紅外熒光分子探針用于檢測(cè)卵巢癌病灶時(shí)的高度特異性和敏感性[21]。2020年Kleinmanns等在構(gòu)建的轉(zhuǎn)移性高級(jí)別漿液性癌小鼠模型中應(yīng)用靶向CD24的熒光分子探針,結(jié)果顯示,與標(biāo)準(zhǔn)白光下的手術(shù)相比,CD24靶向熒光分子成像導(dǎo)航的手術(shù)能顯著提高(47.3%)小鼠體內(nèi)卵巢癌病灶的檢測(cè)和切除能力,降低了術(shù)后腫瘤負(fù)擔(dān)。該研究進(jìn)一步在卵巢癌患者來源的異種移植(patient-derived xenograft,PDX)模型上驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)靶向CD24的分子探針介導(dǎo)的熒光成像能檢測(cè)肉眼無法識(shí)別的微小腫瘤病灶[22]。

此外,靶向糖類抗原125(carbohydrate antigen 125,CA125)、OC183B2、Thomsen-Friedenreich抗原等與卵巢癌病灶靶向識(shí)別相關(guān)的熒光分子探針也都在臨床前動(dòng)物模型上進(jìn)行了相應(yīng)的驗(yàn)證[23-25]。由于高分辨率、強(qiáng)穿透力及低自體熒光等特征,單壁碳納米管(single-walled carbon nanotube,SWNT)以及下轉(zhuǎn)換納米顆粒(downconversion nanoparticle,DCNP)等納米靶向探針目前也被研發(fā),其靶向識(shí)別卵巢癌病灶的效果在卵巢癌廣泛轉(zhuǎn)移的小鼠模型中被探究,同樣展現(xiàn)出了良好的特異性[26-27]。這一系列臨床前動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果為將來靶向熒光分子探針在卵巢癌患者中應(yīng)用的臨床研究開展提供了強(qiáng)有力的理論及技術(shù)支撐,也提示了靶向熒光分子探針在卵巢癌術(shù)中導(dǎo)航領(lǐng)域的巨大發(fā)展前景。

3 結(jié)語與展望

近紅外熒光分子成像技術(shù)導(dǎo)航在卵巢癌手術(shù)中具有越來越重要的地位,其能為婦科醫(yī)生提供卵巢癌病灶的術(shù)中實(shí)時(shí)可視化識(shí)別,提高病灶的檢出率和切除的徹底性,從而改善卵巢癌預(yù)后,具有較大的臨床應(yīng)用潛力。更佳熒光成像效果的靶向新型探針的開發(fā)具有較大的臨床前景。目前相關(guān)研究主要局限于臨床前研究,還需更多相關(guān)的設(shè)計(jì)良好的前瞻性臨床研究,來評(píng)估近紅外熒光成像技術(shù)術(shù)中導(dǎo)航對(duì)卵巢癌患者的預(yù)后和生活質(zhì)量的影響,提供有力的循證醫(yī)學(xué)證據(jù),從而推動(dòng)在其卵巢癌腫瘤細(xì)胞減滅術(shù)中的廣泛臨床應(yīng)用,提高卵巢癌的精準(zhǔn)手術(shù)治療水平。