靶向α-甘露糖苷酶的荧光探针用于乳腺癌保乳手术切缘评估的多中心离体研究

《Scientific Reports》：Multicenter ex vivo evaluation of an α-mannosidase–targeted fluorescent probe for intraoperative margin assessment in breast cancer

乳腺癌保乳手术(BCS)中，准确判断切缘状态是核心挑战。为此，研究人员开展了一项多中心研究，评估一种靶向α-甘露糖苷酶(α-Man)的新型荧光探针在离体标本切缘评估中的诊断潜力。研究分析了来自四家机构的274个组织样本，通过测定荧光强度变化(ΔFI)来区分良恶性。结果显示，基于ΔFI的判读方案能显著降低不确定分类率，并维持高预测准确率(PPV/NPV > 93%)。该研究为BCS术中实现实时、准确、不依赖病理医生的切缘评估提供了有前景的新工具。

　　

对于许多乳腺癌患者而言，保乳手术(BCS)是重要的治疗选择，它能在切除肿瘤的同时，最大程度地保留乳房外观。然而，这项手术的成功与否，很大程度上取决于一个关键步骤：确保肿瘤被完整切除，且切除的边缘（即“切缘”）没有残留的癌细胞。如果切缘阳性（有癌细胞残留），患者可能需要接受二次手术，这不仅会增加生理痛苦和心理负担，也可能影响最终的治疗效果。因此，如何在手术过程中快速、准确地判断切缘状态，一直是外科医生和研究人员努力攻克的难题。

目前，术中评估切缘的“金标准”是冷冻切片病理分析。但这种方法耗时长（通常需要20-40分钟），对病理医生经验和资源依赖性强，且存在一定的假阴性率。为了寻求更快速、客观的解决方案，术中成像技术，特别是荧光成像，近年来受到了广泛关注。其核心思路是：设计一种能特异性被癌细胞摄取或激活的荧光探针，在手术切除的组织表面喷洒后，癌细胞区域会发出明亮的荧光，从而帮助外科医生肉眼识别可能残留的肿瘤组织，实现“实时导航”。

在先前的探索中，研究团队曾开发了一种靶向γ-谷氨酰转移酶(GGT)的荧光探针，并验证了其应用潜力。但GGT在部分良性乳腺病变中也有表达，可能导致假阳性结果。为了寻找更特异的靶点，研究人员将目光投向了α-甘露糖苷酶(α-mannosidase)。α-甘露糖苷酶是一种溶酶体酶，参与糖蛋白的加工与降解。研究表明，在多种癌症中，包括乳腺癌，α-甘露糖苷酶的活性会显著升高，可能与肿瘤的进展和转移有关。基于此，研究人员设计并合成了一种新型的靶向α-甘露糖苷酶的荧光探针（α-Man探针），并在这篇发表于《Scientific Reports》的论文中，报告了该探针用于乳腺癌切缘评估的多中心离体验证研究结果。

本研究旨在评估α-Man探针在区分乳腺癌良恶性组织方面的诊断性能。研究人员从四个独立的医疗中心收集了274个新鲜的、手术切除的乳腺组织样本，其中包括恶性肿瘤和良性病变。实验流程主要分为以下几个关键步骤：首先，将组织样本切成薄片并在其表面喷洒α-Man探针溶液。随后，分别在探针孵育5分钟和20分钟后，使用荧光成像系统定量测量样本的荧光强度(FI)。通过计算特定时间点的荧光强度相对于基线的变化值(ΔFI)，来量化探针的激活程度。研究人员利用受试者工作特征(ROC)曲线分析，设定了能同时将假阳性率和假阴性率控制在≤3%的ΔFI诊断阈值。最后，他们将α-Man探针的性能与之前开发的GGT探针进行了比较，以评估其改进之处。

研究结果

ΔFI阈值的确立与诊断分类

研究人员首先根据ROC分析，确定了在孵育5分钟和20分钟时用于区分恶性肿瘤和良性/正常组织的ΔFI阈值。基于这些阈值，他们将每个样本归类为“阳性”（恶性）、“阴性”（良性/正常）或“不确定”（荧光值落在阈值附近的“灰色区域”）。结果显示，在孵育5分钟后，样本被分类为阳性、不确定和阴性的比例分别为24.1%、53.6%和22.3%。值得注意的是，当孵育时间延长至20分钟，不确定分类的比例显著下降至38.3%，而阳性和阴性分类的比例分别增加至28.1%和33.6%。这表明更长的孵育时间可以提高诊断的确定性。

诊断性能评估

接下来，研究团队评估了基于ΔFI阈值的诊断准确性。在5分钟和20分钟时，α-Man探针的阳性预测值(PPV)分别高达93.9%和94.8%，这意味着如果一个样本被探针判读为“阳性”，它有超过93%的概率确实是恶性肿瘤。同样令人印象深刻的是其阴性预测值(NPV)，在5分钟和20分钟时分别达到95.1%和96.7%，表明“阴性”结果高度可靠地排除了恶性肿瘤。这些数据证明了α-Man探针具有极高的诊断可信度。

与GGT探针的性能比较

作为性能改进的关键论证，研究将α-Man探针与团队此前开发的GGT探针进行了头对头比较。对比发现，在相同的实验条件下，α-Man探针在维持高PPV（>93%）和高NPV（>95%）的同时，将“不确定”样本的分类比例显著降低。具体来说，在20分钟孵育后，α-Man探针的不确定率为38.3%，而GGT探针的不确定率更高。这证实了靶向α-甘露糖苷酶这一新策略，能在不牺牲准确性的前提下，提供更明确的诊断判断，减少了需要病理医生介入复核的“灰色地带”。

亚组分析：不同乳腺癌亚型与组织类型

为了检验探针的普适性，研究人员还在不同的乳腺癌分子亚型（如Luminal A型、Luminal B型、HER2阳性型、三阴性型）以及不同的组织学类型中进行了一致性分析。结果显示，α-Man探针在不同亚型中均表现出高且一致的ΔFI值，表明其对各种类型的乳腺癌都具有广泛的识别能力。此外，探针在浸润性癌和导管原位癌(DCIS)中也显示出高荧光信号，这对于检出具有恶性潜能的癌前病变尤为重要。

结论与意义

这项多中心离体研究系统地评估了靶向α-甘露糖苷酶的新型荧光探针用于乳腺癌保乳手术切缘评估的可行性。研究得出的核心结论是：基于α-Man探针荧光强度变化(ΔFI)的两步判读方案（5分钟初筛，20分钟确认），能够实现准确、实时且不依赖病理医生主观判断的离体组织评估。该方案在维持高阳性预测值和阴性预测值（均>93%）的同时，显著降低了难以判读的“不确定”样本比例，性能优于先前基于GGT的探针。

本研究的意义重大。首先，它验证了α-甘露糖苷酶作为乳腺癌术中成像靶点的有效性和优越性，为荧光探针的开发提供了新方向。其次，研究所建立的标准化的ΔFI测量与阈值判读流程，朝着操作规范化、结果客观化的目标迈进了一大步，有助于减少对病理专家经验的依赖，更易于在临床推广。最后，该技术有望整合到未来手术室的工作流程中：外科医生在切除肿瘤后，可立即对标本切面进行喷洒和快速成像，在几分钟内获得关于切缘状态的客观反馈，从而在当次手术中更精准地决定是否需要扩大切除范围。这有望降低切缘阳性率和二次手术率，最终使乳腺癌患者获益。当然，该技术从离体研究走向真正的临床应用，仍需进一步的活体及临床试验验证其安全性和有效性，但本研究无疑为这一前景打下了坚实的科学基础。