新的、独特的成像系统利用蝎子毒液蛋白和激光使肿瘤“发光”

cedres - sinai Maxine Dunitz神经外科研究所和神经外科部门的研究人员开发了一种独特的、紧凑的、相对便宜的成像设备来“照亮”恶性脑肿瘤和其他癌症。

这个实验系统包括一个在cedels - sinai设计和开发的特殊摄像机和一种新的靶向成象剂，这种成象剂是一种合成的小蛋白质——一种肽——在死亡追踪者蝎子的毒液中发现的。成像剂BLZ-100是火焰生物科学公司的产品，是大脑的家园肿瘤细胞。当受到光谱中近红外部分的激光刺激时，它会发出肉眼看不见的光，但可以被照相机捕捉到。

动物研究的结果，作为专题文章发表在二月号神经外科焦点，为开展人体临床试验提供依据。该系统将用于外科手术中，以确定神经外科医生是否能够切除更多的肿瘤和保留更多的健康组织。

被称为神经胶质瘤的恶性脑瘤是最致命的肿瘤之一，患者通常在确诊后存活约15个月。“我们知道生存统计增加肿瘤的如果我们可以删除所有,但它是不可能想象用肉眼在肿瘤停止和脑组织开始,和当前成像系统没有提供一个明确的观点,”基斯说黑色,医学博士,椅子和神经外科系的教授,这篇文章的资深作者。

神经胶质瘤的触角会侵入正常组织，这给神经外科医生带来了巨大的挑战:切除太多的正常脑组织可能会带来灾难性的后果，但如果不能完全切除，剩下的癌细胞就会在长回来之前抢先一步。这就是为什么我们致力于发展成像系统,将提供一个清晰的区别——在手术过程中病变组织和正常的大脑,”黑说,玛克辛主任丹尼神经外科研究所主任约翰尼·l·科克伦,Jr .)脑瘤中心和露丝和劳伦斯·哈维椅子在神经科学。

在实验老鼠体内植入人体的研究中脑部肿瘤，这种新装置能清晰地将肿瘤组织与正常组织区分开来大脑组织。此外，由于近红外光能够穿透组织深处，该系统可以识别出偏离主要肿瘤的肿瘤，从而避免被检测到。

Pramod Butte，医学学士，博士，神经外科的研究科学家和助理教授，这篇文章的第一作者，说肿瘤成像过程包括两个部分:使用只粘在癌细胞上的荧光“染料”，以及使用激光和特殊相机使不可见的图像可见。

为了使染料到达肿瘤，它与一种叫做氯毒素的肽相连，与它的名字相反，氯毒素是无毒的。它完全忽略正常组织，而是寻找并与各种恶性肿瘤细胞结合。它最初是从黄色以色列蝎子的毒液中提取的，也被称为死亡追踪者。文章的合著者Adam Mamelak医学博士，神经外科教授和功能神经外科主任，已经研究氯毒素的合成版本及其肿瘤靶向特性超过十年。

在这项研究中，氯毒素与一种名为吲哚菁绿(indocyanine green)的分子结合，这是一种近红外染料，美国食品和药物管理局(Food and Drug Administration)已经批准使用这种染料。当受到近红外光的刺激时，一种名为BLZ-100的氯毒素-吲青碱绿色组合物会发出一种光。

通过静脉注射，氯毒素能找到脑肿瘤，并携带吲哚菁绿，吲哚菁绿已被用于各种医学成像应用。当我们用近红外激光照射组织时，肿瘤会发光。但是肿瘤发出的光人眼是看不见的，”Butte说，他的MBBS相当于印度的医学博士。Butte实验室设计的相机设备通过捕捉两幅图像，并将它们结合到高清显示器上，解决了这个问题。

Butte说:“我们看到的其他实验系统——使用不同的肿瘤靶向方法——更大更笨重，因为它们由两个摄像机组成。”“我们的单摄像头设备可以同时拍摄近红外和白光图像。这是通过以非常高的速度交替地磨光激光和普通白光来实现的。眼睛只能看到正常光线，但相机只捕捉一次白光，然后是近红外光，一遍又一遍。然后我们将这两张高清图像叠加。激光图像显示的是肿瘤，而白光图像显示的是可见的‘景观’，所以我们可以看到肿瘤在我们实际能看到的环境中的位置。”

原型是紧凑的，但作者说，他们正在努力使下一代更小，更轻和便携式的设备将需要很少的空间在手术室，使神经外科医生集中在手术显微镜，很少关注成像系统。巴特说:“我们希望最终相机可以放在一个小袋子里运输，但我们不会为了便携性而牺牲图像质量。”“事实上，大多数使用两个摄像头的系统会失去很多光。但由于我们使用的特殊过滤器和排列方式，我们失去的光很少。从我们所看到和测试的情况来看，我们的设备提供的灵敏度和对比度是其他设备的10倍。”

来自达特茅斯学院Geisel医学院神经外科部分的医学博士David W. Roberts在一篇期刊文章的社论中说，ceders - sinai“论文提出了荧光引导手术可能发展的新方向。”他指出，研究人员克服了近红外技术的一个局限性，即它在光谱的可见部分之外。在这方面，Butte和他的同事为该领域做出了贡献，他们实现了一种灵敏和高效的光学系统。他们在幻影和动物模型上表现良好，证明了概念验证和可行性。”

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