免疫细胞治疗是一种革命性的癌症治疗方法，利用免疫细胞的力量选择性地靶向并消灭肿瘤细胞。然而，由于传统影像学方法需要每2-3周进行一次评估，该疗法的临床应用往往受到延迟治疗评估的限制。为了解决这一关键挑战，研究团队最新的研究开发了一种非侵入性纳米传感器C8R-DSNP，旨在第二近红外长波段（NIR-II-L，1500-1900 nm）特异性实时监测免疫细胞活动。这一创新策略显著增强了深层组织成像能力，并加速了对治疗效果的评估（仅需4.5小时）。

         新型纳米传感器用于快速检测免疫细胞-癌细胞相互作用
         研究团队首先合成了核/多壳结构的立方相铒掺杂下转换纳米粒子，实现了在808 nm和980 nm处的双激发，并且可以同时发出1532 nm的NIR-II-L荧光。之后通过在DSNPs表面修饰caspase-8（该酶在NK-92细胞与肿瘤细胞相互作用过程中被激活，是关键的外源性凋亡启动标志物）的特异性底物以及吲哚菁绿（ICG），成功制备了可特异性识别caspase-8的新型NIR-II-L比率型纳米传感器（C8R-DSNP），用于实时监测NK细胞介导的免疫治疗。由于吸收竞争诱导发射效应，ICG以及可作为808 nm激发的滤光层，大幅淬灭C8R-DSNP的1532 nm荧光（99%），而980 nm激发下的荧光信号基本不受影响。这一设计使C8R-DSNP在caspase-8酶切后能迅速恢复808 nm激发荧光，实现对免疫细胞介导的肿瘤细胞凋亡的高灵敏度检测。通过比率式NIR-II-L荧光成像，我们成功捕捉到NK-92细胞在小鼠模型中与肿瘤细胞动态相互作用的实时情况。成像结果显示，在NK-92细胞注射后短短4.5小时内，肿瘤细胞已开始发生凋亡——相比传统评估方法，大大缩短了免疫细胞治疗的评估时间。除了体内成像外，我们还通过体外尿液成像验证了凋亡过程的启动，检测到了被切割的荧光分子，提供了一种替代性的非侵入性疗法监测方法。
 
图1：（a）C8R-DSNP的比率荧光检测机制；（b）连接不同浓度 ICG-NHS 后C8R-DSNP 在FL_{Ex808 nm} 和（c）FL_{Ex980 nm} 的NIR-II-L荧光强度；（d）不同时间点小鼠在 980 nm和 808 nm激发下的NIR-II-L 比率荧光图像；（e）不同组尿液中 ICG片段的荧光强度及其统计分析。统计值以平均值 ± s.e.m 表示；NS 表示无显著性，***P < 0.001（n = 3）。

         实时追踪免疫单细胞在肿瘤微环境中的动态变化
         此外，免疫细胞治疗过程中，了解NK细胞如何在肿瘤微环境中迁移并发挥作用，对于优化治疗策略至关重要。因此，研究团队利用 C8R-DSNP 标记 NK-92 细胞，并将其回输至肿瘤小鼠体内，连续8小时对血管内和肿瘤组织中的NK细胞进行单细胞追踪。并且，高时空分辨率的NIR-II-L显微成像揭示了NK-92细胞在从肿瘤边缘的外围血管逐步迁移至肿瘤实质的过程：在肿瘤实质中，NK-92 细胞以 51.5 μm/s ~ 0.0 μm/s低速爬行，进入血管后速度增至 238 μm/s。这对了解NK细胞在肿瘤微环境中的动态迁移模式提供了新的依据。
 
图 2. （a）NK-92 细胞在肿瘤组织血管中的时间轴成像。（b）NK-92 细胞在肿瘤部位的实时NIR-II-L 显微成像示意图。（c）不同区域和时间点 NK-92 细胞（紫色）在肿瘤血管（绿色）中的相应多重 NIR-II-L 图像。白色箭头指向外渗的 NK-92 细胞。（d）不同时间下在i-iv区域分别收采集到的的 NK-92 细胞的数量统计。（e）单个 NK-92 细胞（紫色）从肿瘤血管（绿色）到实质组织的轨迹追踪（白色虚线）。（f）对（e）中 NK-92 细胞从血管浸润到肿瘤实质的平均速度的统计分析。统计值以平均值 ± s.e.m. 表示；NS 表示无显著性，*P < 0.05，**P < 0.01，***P < 0.001（n = 3）。
 
参考文献：L. Huang, J. Ming, Z. Wang, J. Wu, B.Yun, A. Liang, Y. Fan, F. Zhang, Noninvasively Real-time Monitoring In-vivo Immune Cell and Tumor Cell Interaction by NIR-II Nanosensor. Adv. Mater. 2025, 2420329. http://doi.org/10.1002/adma.202420329
   
         文中利用近红外二区小动物活体成像系统NIR-II-ST完成了NIR-II-L窗口的小鼠免疫细胞治疗过程的荧光成像。
 
         该小动物活体成像系统功能强大，相机性能优异，多款深度制冷的InGaAs近红外相机可供选择。检测灵敏度高，可实现大视野以及局部小动物高信噪比和高分辨活体成像。自主开发的软件功能一键操作，可实时反映仪器状态，自动化控制，操控与图像处理一体化，终身免费升级。该成像系统应用场景多样化，可用于小动物近红外二区宽场成像、全光谱成像、近红外二区荧光寿命成像，且成像系统采用了模块化设计，成像功能亦可进一步升级扩展X射线激发模块、CT成像模块、三维成像模块、热成像模块、比率荧光测试、多通道成像与原位光谱测试等。该系统可应用于活体小动物荧光手术导航、脏器成像、肿瘤成像、血管成像、淋巴成像、体内植入物的监测、药物追踪与活体原位疾病检测等。
   
M-NIR-II是一款新型近红外二区显微成像系统，针对近红外二区光进行特定的光路设计和优化，模块化的组成能够使系统同时使用两个甚至三个深度制冷的InGaAs相机，获得深层次的显微成像能力，能够帮助用户实时动态的活体示踪多种不同标记物。相比于传统的可见光显微镜，M-NIR-II具有更深的穿透深度、更高的分辨率和信噪比。配备多款不同倍数的物镜，能够实现多种微区视野成像，可外接多种不同波长的激光器，用于探针的多重激发，搭配的多通道小动物麻醉系统可实现多只小鼠同时成像。该系统可用于肿瘤局部成像、微血管造影、细胞染色实验、活体细胞示踪、免疫细胞互作机理研究、癌细胞迁移、病理切片分析等。