准确切除肿瘤是癌症手术最关键的环节,但临床实践中仍面临重大挑战。以乳腺癌为例,术后切缘阳性率(即手术边界残留癌细胞)可达35%,常需二次手术并增加复发风险。术前影像学检查或超声检查往往无法完整识别肿瘤边界,迫使外科医生主要依赖经验判断。这些局限性凸显了术中实时肿瘤可视化技术的迫切需求。
由韩国科学技术研究院(KIST)仿生学研究中心苏承任博士、化学生物融合研究中心金世勋博士与忠南国立大学医院李孝仁教授领导的联合研究团队,成功开发出新一代术中成像平台。该技术利用工程化益生菌在肿瘤部位特异性发射荧光,突破传统造影剂需针对每种癌症单独开发的限制,开创肿瘤精准切除新方法。
这种基于细菌的造影剂如同手术中的霓虹灯标牌,能实时照亮肿瘤位置与边界。其荧光信号在活体内稳定维持72小时以上,即使在复杂内脏中也能清晰标记肿瘤区域。如同在地图上点亮建筑,该技术使外科医生仅凭肉眼即可在标准手术照明下直观识别肿瘤,显著降低手术难度。
该造影系统突破性地结合了肿瘤微环境的两大共性特征——缺氧状态与免疫逃逸机制,使技术可广泛应用于多种实体瘤。相较于传统造影剂,其荧光强度增强约5倍,且在近红外光谱范围内运行,完全适配现有手术内窥镜和成像设备。该系统还可与手术机器人及术中成像系统整合,进一步提升手术精度并缩短操作时间。与医院现有荧光引导手术系统的兼容性,为其临床转化和商业化应用奠定基础。
研究团队正致力于将该细菌平台扩展为集诊断、手术与治疗于一体的综合癌症治疗系统。通过基因工程改造的自主定位肿瘤细菌,未来可作为抗癌药物或治疗性蛋白的递送载体。为此,团队正在推进该平台与医疗影像设备、精准给药系统的技术融合,并开展临床应用的全面安全评估。
KIST苏博士表示:"本研究展示了一种革命性方法——细菌可自主定位肿瘤并发射荧光信号,实现实时肿瘤边界识别。其对多种实体瘤的适配性,使其有望成为精准手术成像的新标准。"相关研究成果已发表于《先进材料》期刊(DOI: 10.1002/adma.202504389)。
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