在癌症手术中，准确切除肿瘤是最关键的环节，但也是临床实践中的一大挑战。以乳腺癌为例，手术边界残留癌细胞的阳性切缘率可高达35%，常需再次手术并增加复发风险。术前成像或超声检查往往无法完全识别肿瘤边界，外科医生不得不高度依赖经验。这些局限性突显了开发可在手术期间提供肿瘤实时可视化的技术的迫切需求。
由韩国科学技术研究院（KIST，院长李相洛）生物仿生中心的朴承岷（SeungBeum Suh）博士、化学与生物融合研究中心的金世勋（Sehoon Kim）博士，以及忠南大学医院的李孝仁（Hyo-Jin Lee）教授领导的联合研究团队，开发出一种下一代术中成像平台。该平台使用经过基因工程改造的益生菌，可在肿瘤部位特异性发出荧光。这种基于细菌的对比剂在手术过程中如同霓虹灯般照亮肿瘤，使切除更加精确，降低复发风险。
该研究成果已发表在《先进材料》（Advanced Materials）期刊上。
研究人员开发了一种荧光细菌系统，该系统可在肿瘤组织内特异性激活，使外科医生能够实时识别肿瘤位置和边界。荧光信号在体内稳定存在超过72小时，即使在复杂的内部器官中也能清晰突出肿瘤区域。就像在地图上点亮一栋建筑，这种技术使外科医生在标准手术照明下即可用肉眼直观识别肿瘤，从而减轻手术负担。
“这项研究展示了一种新颖的方法，细菌可自主定位肿瘤并发出荧光信号，实现在手术过程中对肿瘤位置和边界的实时识别。”
——朴承岷（SeungBeum Suh）
与传统必须为每种癌症类型单独开发的对比剂不同，这种新平台利用了肿瘤微环境中两个常见特征——缺氧和免疫逃逸机制，使其广泛适用于多种实体瘤。其荧光强度约为传统对比剂的五倍，并在近红外光谱下运行，确保与现有手术内窥镜和成像设备兼容。该系统还可与手术机器人和术中成像系统集成，提高手术精度并缩短手术时间。其与医院广泛使用的荧光引导手术系统的兼容性进一步增强了其临床应用和商业化潜力。
研究团队的目标是将这一细菌平台扩展为集诊断、手术和治疗于一体的综合癌症治疗系统。这种能够自主定位肿瘤的工程菌还可作为抗癌药物或治疗性蛋白的载体。为此，团队正推进该平台与医学成像设备、精准药物递送系统以及临床应用的全面安全评估相结合。
KIST的朴博士表示：“这项研究展示了一种新颖的方法，细菌可自主定位肿瘤并发出荧光信号，实现在手术过程中对肿瘤位置和边界的实时识别。其在多种实体瘤中的适用性使其有望成为精准手术成像的新标准。”
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