荧光手术突破！小鼠脑瘤生存期大幅延长，临床治疗新希望

荧光素酶报告基因系统是一种基于荧光素酶催化底物氧化反应产生生物发光的检测技术，广泛应用于细胞生物学研究。其中，萤火虫荧光素酶(firefly luciferase, Fluc)因其高灵敏度、宽线性检测范围(约7~8个数量级)以及较短的半衰期(在哺乳动物细胞中约为3小时，在植物细胞中约为3.5小时)而成为最常用的报告基因。其发光信号强度在酶浓度为10⁻¹⁶ mol/L至10⁻⁸ mol/L的范围内与酶活性呈线性关系，并且在理想条件下可检测到低至10⁻²⁰ mol/L的荧光素酶活性。此外，荧光素酶报告基因系统具有非放射性、检测快速、灵敏度高(比氯霉素乙酰转移酶CAT高100倍)等优点，特别适用于高通量筛选和活细胞检测。通过将荧光素酶报告基因载体转染至宿主细胞后，可利用荧光素酶检测系统灵敏且便捷地监测基因表达水平，已成为细胞生物学研究中的重要工具。

基本信息

英文标题：Fluorescence-Guided Resection of GL261 Red-FLuc and TRP-mCherry-FLuc Mouse Glioblastoma Tumors

中文标题：GL261 Red-FLuc和TRP-mCherry-FLuc小鼠胶质母细胞瘤的荧光引导切除术

发表期刊：《Cancers》

影响因子：4.5

作者单位：

1.Department of Pharmaceutical Sciences, College of Pharmacy, University of Kentucky, Lexington, KY 40536, USA

2.Sanders-Brown Center on Aging, University of Kentucky, Lexington, KY 40536, USA

3.Department of Pharmacology and Nutritional Sciences, College of Medicine, University of Kentucky, Lexington, KY 40536, USA

作者信息：Louis T. Rodgers, Bryan J. Maloney, Anika M. S. Hartz

研究背景

胶质母细胞瘤(GBM)是一种高度侵袭性脑肿瘤，临床治疗手段有限，且现有临床前研究模型常忽略手术环节，而手术是患者治疗的核心部分。本研究旨在开发一种临床相关性强的荧光引导切除(FGS)方法，使用FDA批准的5-氨基酮戊酸(5-ALA)作为成像剂，模拟人类GBM的深部脑区定位和手术切除过程。通过改进临床前模型中的手术操作，该研究为评估术后肿瘤复发行为和测试新型辅助疗法提供了更贴近临床场景的平台，有望弥合实验室研究与临床应用之间的鸿沟。

研究方法

研究采用两种小鼠GBM模型：TRP-mCherry-FLuc(TRP-mCF)和GL261 Red-FLuc。通过立体定位技术将肿瘤细胞植入小鼠脑内，使用5-ALA诱导原卟啉IX(PpIX)荧光标记肿瘤。术中通过荧光显微镜引导肿瘤切除，术后通过生物发光成像(GL261模型)和磁共振成像(TRP模型)验证肿瘤负荷。监测术后小鼠生存率、体重变化及肿瘤复发情况，并通过统计学模型分析手术效果。

实验结果

图1：5-ALA代谢及PpIX在肿瘤细胞中的积累机制示意图

图示5-ALA通过血红素合成途径在肿瘤细胞内转化为原卟啉IX(PpIX)，并因血脑屏障通透性增加和肿瘤代谢异常选择性积累。这一机制为术中荧光成像提供了基础。

图2：手术设备与操作平台示意图

展示荧光引导手术的实验设置，包括立体定位仪、红外加热垫、显微镜及真空抽吸系统，确保手术过程精准模拟临床条件。

图3：荧光引导肿瘤切除流程示意图

分步骤描述开颅、颅骨钻孔、荧光定位肿瘤组织、抽吸切除及闭合创口的过程，强调深部肿瘤定位和闭合系统设计。

图4：体外细胞5-ALA荧光强度随时间变化

显示GL261和TRP-mCF细胞在5-ALA处理后荧光信号随时间增强，且GL261细胞荧光强度显著高于TRP-mCF，验证了5-ALA在不同模型中的适用性。

图5：TRP-mCF模型术后生存与体重变化

生存曲线表明手术组中位生存期延长(34天 vs. 对照组27天);

体重变化显示术后短暂下降后恢复，而对照组持续下降，反映手术对健康的保护作用。

图6：GL261模型术后肿瘤负荷、生存及切除范围分析

生物发光成像显示术后肿瘤负荷减少91.6%，生存期延长至32天;体重变化趋势与TRP模型一致。切除范围与生存无显著关联，提示模型需结合其他疗法提升疗效。

研究结论

荧光引导手术显著延长了两种GBM模型小鼠的生存期(TRP-mCF中位生存期从27天延长至34天;GL261从27天延长至32天)，并减缓了术后体重下降及肿瘤复发速度。尽管切除范围(平均91.6%)未显著影响生存，但模型成功模拟了临床手术对肿瘤微环境的影响。该研究验证了5-ALA引导手术在临床前研究中的可行性，为后续结合放疗、化疗或免疫疗法的研究奠定了基础。