选择最合适的癌症疗法的一个重要部分是了解肿瘤的恶性程度；然而，目前评估脑肿瘤恶性程度的方法都是侵入性的，并发症风险很高。北海道大学化学反应设计与发现研究所（WPI-ICReDD）的长谷川康亲教授（Professor Yasuchika Hasegawa）和田中伸弥教授（Professor Shinya Tanaka）领导的合作研究开发出了一种非破坏性癌症分级探测系统（GPS），利用水溶性发光铕复合物来评估模型胶质瘤肿瘤细胞的恶性程度。这种方法可用于无创检测，以确定患者的肿瘤恶性程度。

描绘铕复合物与肿瘤细胞作用后结构的变化。图片来源：Mengfei Wang, et al.2024 年 1 月 22 日

共聚焦显微镜图像，显示模型胶质瘤细胞内铕复合物发出的红光。白色圆圈表示铕复合物的聚集。资料来源：王梦飞等，《科学报告》。2024 年 1 月 22 日

研究小组通过将铕复合物引入模拟胶质瘤的模型细胞来评估肿瘤的恶性程度。 26.3%的脑癌(来源：CBTRUS）。研究人员对模拟不同恶性程度的三种不同模型细胞进行了测试，并测量了铕复合物特征红光发射的寿命变化。研究人员发现，在添加铕复合物后的头三个小时内，恶性程度较高的细胞的发光寿命发生了较大的变化。

Hasegawa 说："以前曾有过利用发光复合物对癌细胞进行可视化的报道，但我们的假设是，这种复合物在癌细胞中发出的光物理信号可能反映了癌细胞的内部信息。"

北海道大学化学反应设计与发现研究所（WPI-ICReDD）研究团队成员。从左至右王梦飞、津田真澄、田中伸弥、长谷川康亲。资料来源：WPI-ICReDD

为了实现这一成果，研究人员首先对铕复合物进行了改良，使其能够溶于水，并在细胞培养基中的氨基酸中保持稳定。加入细胞培养基后，铕复合物最初会与自身形成聚集体。与模型肿瘤细胞相互作用后，聚合体破碎成单个分子，然后迅速被细胞吸收。这一过程促使铕复合物的结构发生变化，从而导致复合物红光发射的寿命发生变化。

这些发射寿命的差异是由于不同恶性肿瘤等级的肿瘤活性和生长过程各不相同，这可能导致铕复合物在不同时间尺度上发生不同的结构变化。研究小组预计，使用这种方法可以持续检测肿瘤活动，为医生提供决定适当治疗的关键信息。

田中解释说："在日本，每10万人中就有4.6人罹患脑肿瘤，恶性程度最高的4级胶质母细胞瘤的5年存活率为16%，这是一种侵袭性胶质瘤脑肿瘤。我们开发的恶性程度评估方法或许能在未来造福这些患者。"

编译自/Scitechdaily