肿瘤细胞的代谢活动依赖于从周围血管中汲取的氧气和养分，以维持其异常的增殖、侵袭和转移行为。大量的研究工作已经表明，不同肿瘤之间存在显著的代谢微环境异质性，且其内在和外在的决定性影响因素尚未阐明；而这种代谢微环境的异质性还会严重影响针对肿瘤代谢特异性药物的有效性。肿瘤组织内部及其周围血管中的血红蛋白负责氧气分子的运输；因此在活体原位条件下对肿瘤相关血管中血氧饱和度水平的可视化监控和定量化测量，有助于有效评估肿瘤组织细胞的代谢水平和代谢微环境，从而为肿瘤学研究和临床诊断预测提供更精确、更全面的关键信息。

近日，国家纳米科学中心钟业腾研究员团队联合陈春英研究员团队和胡志远研究员团队共同研发了一种在近红外二b区（NIR-IIb, 1500-1700nm）活体成像窗口下的血氧饱和度（oxyhemoglobin saturation, sO₂）原位动态成像技术。应用该技术可以对小鼠深层组织内的肿瘤血管结构进行清晰成像的同时，实时准确地量化其sO₂水平。该sO₂指标不仅可用于评估肿瘤组织的代谢水平，还可用于预测肿瘤免疫治疗的响应性，为肿瘤免疫治疗的疗效预测提供了一种全新的方法。此外，基于此技术的双通道NIR-IIb活体动态成像，能够同时获取肿瘤血管sO₂成像和PD-L1分子影像，从而有望进一步提高肿瘤免疫治疗预测的准确性。

该研究成果以Oxyhaemoglobin saturation NIR-IIb imaging for assessing cancer metabolism and predicting the response to immunotherapy为题，发表于Nature Nanotechnology上（DOI: 10.1038/s41565-023-01501-4）。博士生方治国、特别研究助理王晨蕾和解放军总医院博士后杨京润为本文的共同第一作者，国家纳米科学中心陈春英研究员、胡志远研究员和钟业腾研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划和博士后科学基金的支持。上述研究的核心技术已经申请中国发明专利。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41565-023-01501-4

图. 血氧饱和度活体动态成像技术用于肿瘤代谢水平评估和肿瘤免疫治疗预测