利用ICG-C9短波紅外熒光成像技術(shù)推進肝膽疾病診療發(fā)展

本文要點：吲哚菁綠 （ICG）-C9 是一種新型花青染料，具有短波紅外 （SWIR） 熒光成像能力，與傳統(tǒng) ICG 相比具有顯著優(yōu)勢。ICG-C9在體內(nèi)與抗體偶聯(lián)時顯示出治療潛力，表明在各種癌癥類型中具有更廣泛的適用性。本研究評估了使用 ICG-C9 進行 SWIR 熒光成像的功效。本文評估了 BALB/c-nu 小鼠靜脈給藥后 ICG-C9 和 ICG 的排泄動力學(xué)以及激發(fā)和熒光波長之間的關(guān)系。使用來自代表肝細胞癌的 HuH-7 細胞的細胞系衍生皮下腫瘤模型評估腫瘤攝取。優(yōu)化了包括劑量、給藥途徑和暴露時間在內(nèi)的變量以進行比較。在激發(fā)波長為915 nm下，ICG-C9的熒光發(fā)射波長>為950 nm，觀察到ICG-C9的最大熒光強度。ICG-C9 和 ICG 都遵循相似的排泄途徑，涉及肝臟攝取和膽汁排泄。ICG-C9的腫瘤攝取在與ICG相似的條件下得到證實。ICG-C9 顯示出作為 ICG 近紅外熒光成像替代品的巨大潛力，具有增強成像能力的獨特性能。然而，需要進一步的研究來確定其臨床適用性和更廣泛的治療效用。

 

 

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圖1. ICG和ICG-C9的熒光強度測試

 

吲哚菁綠（ICG）在808 nm激發(fā)波長下呈現(xiàn)最高熒光強度，其發(fā)射波長范圍為840-873 nm；當(dāng)激發(fā)波長切換至915 nm時熒光強度顯著降低。相比之下，ICG-C9在915 nm激發(fā)波長下達到最高熒光強度，發(fā)射波長超過950 nm（圖1a）。盡管在相同曝光時間和光功率強度條件下，ICG-C9的熒光強度仍弱于ICG（圖1b）。

圖2. ICG和ICG-C9的代謝分布

 

與吲哚菁綠（ICG）類似，ICG-C9可被肝臟從血液中選擇性攝取并快速排泄至膽汁（圖2a）。靜脈注射ICG 15分鐘后，肝臟熒光強度接近最大值，隨后出現(xiàn)膽汁排泄及腸道分布；3小時后腸道熒光增強，24小時時肝臟與腸道僅存微量熒光。相比之下，注射ICG-C9后6小時，肝臟仍持續(xù)存在熒光，而ICG熒光已幾乎消失（圖2b）。這些結(jié)果表明ICG-C9的排泄速率慢于ICG。

 

圖3. ICG和ICG-C9在腫瘤中的攝取

 

在低劑量（0.5毫克/千克）下無法檢測到ICG或ICG-C9的熒光信號。ICG在2.5毫克/千克及以上劑量時可被檢出，而ICG-C9需達到7.5毫克/千克劑量方可檢測（圖3a）。ICG-C9的熒光強度低于ICG；但通過延長曝光時間至300毫秒，ICG-C9的攝取即可顯現(xiàn)。兩種造影劑均能被HuH-7人肝癌細胞系腫瘤攝取，且表現(xiàn)出相似的腫瘤靶向特性（圖3b）。

圖4. 7.5 mg/kg劑量ICG或ICG-C9小鼠腫瘤的顯微分析

 

在HuH-7腫瘤中同時觀測到ICG與ICG-C9的熒光信號，證實二者在微觀層面具有相似的攝取特性。熒光信號分布于腫瘤邊緣及內(nèi)部區(qū)域（圖4a）。在細胞水平上，熒光主要存在于HuH-7細胞的胞質(zhì)內(nèi)，胞核中未檢測到熒光（圖4b）。ICG-C9的熒光強度低于ICG，可能源于所用濾光片的激發(fā)與發(fā)射波長范圍較短。

本研究發(fā)現(xiàn)新型熒光探針I(yè)CG-C9在近紅外二區(qū)成像中具有優(yōu)勢：其熒光峰值位于915 nm激發(fā)波長及>950 nm發(fā)射波長，兼具生物相容性和水溶性，適用于生物醫(yī)學(xué)研究并有望推動臨床轉(zhuǎn)化。盡管其水溶液中量子產(chǎn)率低于傳統(tǒng)ICG導(dǎo)致熒光較弱（需通過增加劑量、延長曝光或增強激發(fā)光補償，如在7.5毫克/千克劑量與300毫秒曝光下可檢出腫瘤熒光），但ICG-C9具有與傳統(tǒng)ICG相似的膽汁排泄途徑和腫瘤蓄積特性。其擴大的分子結(jié)構(gòu)雖延緩排泄并增強背景熒光（可能干擾膽管顯影），但延遲成像可提升腫瘤-背景對比度。關(guān)鍵優(yōu)勢在于ICG-C9在短波紅外區(qū)熒光最強，聯(lián)合ICG近紅外成像可實現(xiàn)雙色顯影，同步區(qū)分癌組織、肝段結(jié)構(gòu)及膽管血管，提升肝癌術(shù)中導(dǎo)航精度并可能檢出深部病灶。然而，其臨床應(yīng)用仍受限于熒光強度較弱、當(dāng)前實驗?zāi)Ｐ腿狈εR床相關(guān)性、樣本量小及安全性需進一步驗證，未來需優(yōu)化成像參數(shù)并深入探究藥代動力學(xué)和組織穿透能力以最大化其臨床價值。

 

總之，本研究證實ICG-C9具有與ICG相似的特性，可通過膽汁排泄并在短波紅外波段顯示熒光特性，同時能被人肝癌細胞來源的腫瘤有效攝取。這些發(fā)現(xiàn)表明ICG-C9在肝膽外科手術(shù)中具有應(yīng)用潛力，與抗體偶聯(lián)后還可作為治療劑。但需進一步評估其安全性、有效性及臨床實用性，重點解決熒光強度、藥代動力學(xué)和普適性等關(guān)鍵問題，以提升本研究的臨床轉(zhuǎn)化價值。

 

參考文獻

Hatta K, Tanaka R, Kimura K, et al. Advancing hepatobiliary diagnosis and treatment using shortwave-infrared fluorescence imaging with ICG-C9[J]. BioScience Trends, 2025, 19(3): 328-336.

 

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