保乳术为早期乳腺癌的主要手术方式，保乳术成功的关键在于保证局部无残留病灶，同时兼顾美容效果。切缘阳性是保乳术后复发的关键危险因素。由于术中缺少评估切缘的精准方法，导致较高的切缘阳性率和二次手术率，影响手术效果。为满足这一临床关键需求，亟需一种实时、精准地评估术中切缘状态新方法，以最大限度地降低再手术率。
人类滋养层细胞表面抗原2（TROP2）是一种细胞表面糖蛋白，在超过85%的肿瘤中过表达，包括乳腺癌等。因TROP2在肿瘤组织中高表达，而在正常组织中低表达，使其成为分子成像探针优选的靶标。免疫正电子发射断层成像（PET）特异性和敏感性高，能无创性地观察靶抗原在体内的表达和分布；荧光成像因其实时动态无电离辐射的优势，适合术中评估手术切缘状态，二者可以相互融合、相得益彰，有望实现乳腺癌术中切缘精准评估的迫切临床需求，实质性地提升乳腺肿瘤外科精准度。
2024年10月16日，北京大学肿瘤医院云南医院（云南省肿瘤医院）教授、福建省乳腺癌精准诊治重点实验室主任张国君团队在Science Translational Medicine杂志发表了题为Intraoperative evaluation of tumor margins using a TROP2 near infrared imaging probe to enable human breast-conserving surgery的研究论文。研究成功研发出了创新分子影像成像体系和分析框架，不仅可以通过免疫PET成像实现术前定位乳腺癌及无创评估 TROP2表达水平，还可通过近红外二区荧光成像实现术中精准评估肿瘤切缘状态。
研究人员首先使用89Zr标记戈沙妥珠单抗（Sacituzumab Govitecan，SG），制备了89Zr-DFO-SG，通过免疫PET成像实现术前精准检测乳腺癌组织和无创评估TROP2的表达水平。在自发乳腺癌转基因MMTV-PyVT小鼠模型中，注射89Zr-DFO-SG探针后，与正常乳腺组织相比，在肿瘤中可以观察到更高的在体PET信号。切除正常和肿瘤乳腺组织后，进行PET、苏木精-伊红染色 (H&E) 和TROP2免疫组织化学 (IHC) 分析。离体组织PET高信号的区域经病理证实为肿瘤组织，并表现出较高TROP2表达水平，而PET低信号的区域则为正常乳腺组织。在MMTV-PyVT小鼠模型中，TROP2免疫PET在检测乳腺癌组织上可达83.33%的灵敏度和100%的特异度，受试者工作特征 (ROC) 曲线下面积 (AUC) 可达0.9282。这一结果提示89Zr-DFO-SG作为区分正常乳腺组织和乳腺肿瘤的一种有前景的工具。
为了进一步探索基于TROP2靶向性的探针在乳腺癌术中导航的应用，研究人员进而将活化的小分子染料吲哚菁绿-马来酰亚胺（Indocyanine Green Maleimide, ICG-MAL）偶联SG，制备了ICG-SG，用于实现术中精准评估肿瘤切缘状态。为了观察荧光分子探针ICG-SG在荷瘤小鼠的聚集情况，研究人员首先在乳腺癌皮下移植瘤小鼠中经尾静脉注射荧光分子探针ICG-SG或对照探针ICG-IgG，注射后36 h，可以看到肿瘤部位的荧光信号/背景比（TBR）在ICG-SG探针注射组高于ICG-IgG对照探针注射组，使用未标记的SG进行竞争阻断研究后，肿瘤的TBR降低。其次，在自发乳腺癌转基因MMTV-PyVT小鼠模型中，尾静脉注射ICG-SG探针后，MMTV-PyVT小鼠乳腺肿瘤呈现明显的高荧光信号。然而，注射ICG-IgG的MMTV-PyVT小鼠或用注射ICG-SG的正常野生型小鼠则显示出微弱的NIR-II荧光信号。随后的组织H&E染色和IHC染色结果也证实，TROP2高表达区域的癌组织具有更高的荧光强度。
研究人员进一步探索了基于ICG-SG的NIR-II成像体系引导乳腺癌肿瘤精准切除的可行性，在皮下移植瘤小鼠中尾静脉注射ICG-SG后行肿瘤切除手术，在NIR-II荧光引导下可见瘤床中荧光组织残留，可以检测到的最小荧光组织直径为0.5 mm，且后续经病理检查证实为肿瘤组织。切片水平结果提示，肿瘤组织切片的荧光强度高于肌肉组织，基于荧光区分肿瘤和肌肉组织的AUC为0.9786。术后对小鼠的随访结果提示，荧光引导手术组的小鼠预后要优于对照传统白光手术组。
RIIM用于术中新鲜离体乳腺肿瘤切缘判定的流程图
为了加快ICG-SG的临床转化，研究团队开发了一种体外快速孵育成像体系—Rapid Incubation Imaging Method (RIIM)，在前期动物水平研究基础上，注册了一项国际II期临床试验（注册号: NCT05708144），研究共纳入了26例乳腺癌患者，手术切除后获得新鲜组织，立即用ICG-SG孵育并成像，并对荧光成像后的组织进行病理检查，结果提示荧光信号低的区域经病理证实为正常组织，而荧光信号高的区域为肿瘤组织，26例患者有2例呈假阴性，3例假阳性。基于该体外快速孵育成像体系RIIM可于术中快速判定乳腺组织良恶性及肿瘤边界，AUC值为0.9338。
综上所述，该研究证实，基于89Zr-DFO-SG的免疫PET成像可以无创定位乳腺癌组织并检测TROP2的表达，而基于的ICG-SG 的NIR-II成像体系可在手术过程中实时引导乳腺癌切缘精准判定，为乳腺癌精准外科领域中荧光分子探针难以临床转化的困境提供了一种新思路。
厦门大学医学院博士研究生陈伟玲、汕头大学医学院附属肿瘤医院张永渠教授、厦门大学医学院硕士研究生张莉欣为论文的共同第一作者，张国君教授为论文的唯一通讯作者
https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.ado2461
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