“光”——也能治療腫瘤？
惡性腫瘤是嚴重威脅人類健康的重大慢性病，是21世紀中國乃至全球最嚴重的公共衛生問題之一。目前，臨床上用于治療癌癥的方式主要有手術治療、化學治療、放射治療、免疫治療和靶向藥物治療等，但這些治療方式多存在手術創傷大、藥物毒副作用高、治療不徹底和耐藥性強等缺陷，亟需開發新的腫瘤診療技術。
腫瘤光學成像和光學治療技術具有非侵害性、無電離輻射、檢測靈敏度高和治療選擇性好等諸多優點，近年來迅速發展成為癌癥診斷與治療的新領域。山東先進院光生物學研究中心現階段聚焦于腫瘤納米光學診療設備與藥品開發研究，致力于為腫瘤診療提供更多新技術及設備。下面，讓我們一起了解光學技術是如何與腫瘤診療進行結合并應用的。
形成以“激光+光敏劑”為核心的治療手段
納米光學治療分為光熱治療（Photothermal Therapy，PTT）和光動力治療（Photodynamic Therapy，PDT）。
其中，光動力治療是一種結合激光、光敏劑和氧三者的腫瘤物理治療手段，已獲得美國 FDA批準用于臨床抗腫瘤治療。光動力學治療涉及到兩個步驟：首先控制光敏劑在腫瘤細胞內形成選擇性的內吞和滯留；隨后光敏劑被光激發釋放出活性氧（ROS）和單線態氧，引導腫瘤細胞凋亡或壞死。
相對于光動力治療而言，光熱治療則充分發揮了光敏劑良好的光熱轉化性能，通過吸收可見和近紅外激光，將光能轉換為熱能，來破壞消除癌細胞，且不需要氧的參與，更適合穿透到腫瘤深部并在腫瘤的高度缺氧環境下產生高熱實現高效治療。當局部溫度達到 42℃以上時，癌細胞會因蛋白變性、DNA 合成和修復的削弱、細胞內含氧量或 pH 值降低等因素的影響而死亡。光熱治療已被 65 家國內外單位，86 位國際著名科學家評議為最有前景的的癌癥治療策略（ACS Nano, 2017）。
目前，進入臨床或者臨床可使用的相關光敏劑大多為小分子有機卟啉、卟吩、酞菁類衍生物，包括Photofrin（血卟啉）、Foscan（替莫泊芬，二氫卟吩類光敏劑）和 ICG（吲哚菁綠）等。相對于傳統的小分子光敏劑，納米光敏劑可克服組分復雜、轉化為暗毒性物質不充分、光照時間長等缺陷，能夠實現光敏期短、穿透性高、光敏毒性低等技術要求，并逐漸朝向具有更高療效、更強生物利用度、靶向、緩釋的方向發展。
以圖像為引導，精準靶向摧毀腫瘤
圖像引導的腫瘤納米光學治療是目前最先進的腫瘤治療技術之一。該技術以納米光敏劑為基礎，利用光敏劑自身的熒光信號或引入熒光探針，通過實時成像示蹤和圖像獲取到物理空間的配準、手術導航等手段，實現對腫瘤部位的精確判斷和精準的光學治療。
“比喻的形象一些，就像一個激光引發的生物導彈精準靶向摧毀腫瘤，激光就是遙控器。”它以納米光敏劑為基礎，通過圖像獲取、圖像空間到物理空間的配準、手術導航等步驟，實現對腫瘤的精確定位。目前，包括圖像引導的放射治療、放療-化療聯合治療、手術治療等方法已在臨床上使用，顯示出廣闊應用前景和商業價值。
為了實現圖像引導的納米光熱治療和光動力治療，山東中科先進技術研究院光生物學研究中心主要圍繞光聲-光熱診療一體化設備研制和熒光術中導航設備研制展開工作。
其中，熒光術中導航設備主要面向納米光動力治療和術中病灶探查定位開展應用，采用了4CMOS相機成像技術，可以在實現4K白光成像的同時配準熒光圖像，從硬件原理上實現了熒光-白光融合成像。光聲-光熱診療一體化設備主要應用場景為納米光熱治療的術中監測，具有光熱探針信號探測、溫度實時監測和光照功率實時反饋的功能，獲得了國家重點研發計劃的支持。據透露，中心的設備及技術研究有望在3年后將產品推向市場，為腫瘤診療提供新技術。
