近日，北京大学人民医院杨兴研究员团队与北京大学-云南白药国际医学研究中心张宁教授团队合作，在《ACS Sensors》上发表题为“Fluorogenic Heterodimers Enable Rapid Fluorescence Lifetime Imaging of Prostate-Specific Membrane Antigen-Positive Tumors”的研究论文。该研究报道了一种基于荧光杂化二聚体的新型近红外（NIR）可激活探针，结合荧光寿命成像（FLIM） 技术，实现了对前列腺特异性膜抗原（PSMA）的快速、高对比度、免洗成像，为前列腺癌的术中导航和病理评估提供了新工具。

研究背景

前列腺癌是全球男性第二大常见恶性肿瘤，根治性前列腺切除术是局限性前列腺癌的标准治疗方案。然而，6–40% 的患者术后存在手术切缘阳性，成为肿瘤复发的主要原因。靶向PSMA的荧光手术导航（FGS）可引导实时划定肿瘤边界，降低手术切缘阳性率，但现有的“常亮”型探针需要长时间循环才能降低背景信号，不适合手术的快速需求。此前开发的可激活探针，依赖细胞内化或酶促激活，虽然能提高对比度，但激活速度较慢，通常需要数十分钟到数小时，限制了实时成像应用。

技术创新

为解决上述瓶颈，研究团队开发了一种新型的、可激活荧光探针 Cy2a，其在与前列腺特异性膜抗原（PSMA）结合后，会迅速发出近红外荧光，从而实现高特异性的实时成像。

在结合PSMA后，该探针不仅荧光强度会产生改变，其荧光寿命，即荧光分子在被激发后回到基态所花费的平均时间，也会显著延长。通过测量荧光寿命，可以更清晰地区分肿瘤和非肿瘤组织。

目前细胞实验、组织与动物实验都验证了新型探针的显著准确性。

图1.PSMA激活探针的结构与表征

研究意义

该工作首次将分子内折叠调控的荧光激活与荧光寿命成像整合于一个近红外探针中，实现了三大优势：超快激活（秒级）、深层组织穿透（可达 12 mm）、荧光寿命维度的高特异性分辨。这一模块化设计策略可推广至其他靶点的探针开发，为精准肿瘤手术导航和病理快速诊断提供了新思路。

研究团队

本论文由杨兴教授、张宁教授与张景明教授团队合作完成。北京大学人民医院杨兴教授，北京大学第一医院、北大-白药医学中心张宁教授，北京朝阳医院张景明教授共同担任通讯作者。北京大学人民医院邵壮、北京大学人民医院陈雪娇为本文的共同第一作者。该工作获得国家自然科学基金、北京市自然科学基金等项目资助。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acssensors.5c04720

作者信息：

杨 兴

理学博士，研究员，博士研究生导师，北京大学人民医院核医学科主任，入选教育部长江学者奖励计划、中组部青年海外高层次人才。从事分子影像药物化学及临床转化方向研究，发表SCI论文70余篇，授权专利30余项，实现科研成果转化1项。担任中国核学会放射性药物分会常务理事、中国生物物理学会分子影像学分会委员、中国医学装备协会磁共振成像装备与技术专业委员会委员、中华医学会核医学分会放射性药物学组委员、北京医学会核医学分会常务委员等。

张 宁

北京大学博雅特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者、国家“万人计划”入选者、科技部中青年科技创新领军人才、人事部百千万人才、突出贡献专家。北京大学-云南白药国际医学研究中心副主任、北京大学国际癌症研究院副院长、北京大学第一医院肿瘤转化研究中心主任、云南白药集团首席科学家。获教育部自然科学研究成果奖一等奖（2025）、中国抗癌协会科技一等奖（2023）、中国生物信息学十大进展（2022）等。张宁教授长期从事肿瘤精准诊疗研究，在Nature、Science、Cancer Cell等国际期刊中发表SCI文章157篇，被引用过万次，获得授权专利29项；作为项目负责人，主持了多项国家重点、重大科学研究计划。