研究背景原发性肝癌（Primary liver cancer,PLC）是全球最常见的恶性肿瘤之一,也是当今世界上恶性程度最高的肿瘤之一。中国是肝癌大国,每年新发和死亡的肝癌病例有一半以上来源于中国。由于肝癌早期发病隐匿,传统影像学诊断分辨率较低,患者确诊时大多为中晚期,肝癌患者的整体5年生存率不到18%,早期诊断和治疗的小肝癌患者的5年生存率可以提高到60%-80%,是改善患者预后的主要方法。近年来光声成像（Photoacoustic imaging,PAI）作为一种新型的无创成像方法,在肿瘤的成像方面有优异的表现。由于其高组织分辨率和灵敏度,兼具光学和声学的优势,能够从多个层面对肿瘤进行成像,同时结合磁共振成像（Magnetic resonance imaging,MRI）可以提高成像的灵敏度和分辨率,在肿瘤诊断方面有的良好效果。本研究设计了一种光声/磁共振多模态成像的纳米探针,不仅具有光声信号和磁共振信号,还能够特异性靶向肝癌细胞上的关键分子EpCAM。此外,利用该纳米探针所具有的光热效应,能够对肿瘤细胞进行精准有效的光热消融。因此,本研究拟通过特异性的靶向探针对肝癌演进的关键时间节点、早期肝癌的诊断治疗以及关键分子的在体可视化进行研究。研究目的本研究拟通过光声成像研究肝癌演进过程中的关键时间节点,同时制备EpCAM靶向脂质体包裹的黑色素纳米探针（Mel@Lip-EpCAM）,并且联合PAI/MRI对早期肝癌进行在体可视化诊疗。研究方法1.本研究将采用多光谱光声成像系统（Multispectral Optoacoustic Tomography,MSOT）,监测裸鼠皮下从种植肝癌细胞HepG2到形成早期肝癌过程中肿瘤细胞种植区域的血管、血氧饱和度等变化趋势,探究肝癌演进过程的关键时间节点。2.建立裸鼠的肝癌原位瘤模型,通过脂质体包裹的黑色素纳米颗粒以及外接抗EpCAM抗体合成一种具有光声、磁共振成像性能以及光热效应的靶向探针Mel@Lip-EpCAM,检测其表征、细胞毒性、靶向性、光热效能,利用裸鼠的肝癌原位瘤模型进行在体可视化并实施光热治疗（Photothermal therapy,PTT）。3.验证人体肝癌组织,分别将肝细胞癌（Hepatocellular carcinoma,HCC）组织、HCC癌旁组织、正常肝脏组织与探针孵育,采用对孵育前后的3种不同组织进行成像。研究结果1.本研究使用多光谱光声成像系统（MSOT）对裸鼠皮下瘤进行扫描成像,初步结果显示,肝癌细胞HepG2从注射种植到形成病理验证为肝癌肿瘤的形成过程中,血管增多及血氧饱和度升高所需要的时间为96-120h。2.成功合成了肝癌特异性靶向探针Mel@Lip-EpCAM,通过实验验证其粒径为80±10nm、紫外吸收稳定,生物相容性好,且具有良好的光声成像及磁共振成像效果,有稳定的光热效能。在裸鼠原位肝癌的PTT治疗中展现出良好的效果,裸鼠存活率高。3.MSOT对人体肝癌组织、癌旁组织、正常肝脏组织扫描后,初步结果显示探针孵化后的人体肝癌组织光声信号有显著的升高,说明与Mel@Lip-EpCAM靶向性强,相比之下,癌旁与正常肝脏组织的光声信号无明显升高,说明对Mel@Lip-EpCAM 摄取少。研究结论本研究通过光声成像初步探究了裸鼠皮下瘤从肝癌细胞注射到形成早期肝癌的关键时间节点。并设计合成一种新型多模态主动靶向纳米探针Mel@Lip-EpCAM,该靶向纳米探针可以实现光声-磁共振成像的优势互补,对早期肝癌进行诊断,利用精准的靶向光热治疗可以对早期肝癌进行治疗。此外,通过PAI,Mel@Lip-EpCAM可以明显区分人体肝癌组织与正常肝脏组织,为临床转化提供了初步的实验基础。