实时监测肾脏浸润性细胞毒性 T 淋巴细胞（CTLs），对评估肾细胞癌（RCC）的免疫治疗疗效至关重要。然而，现有成像探针普遍存在信号持续激活与肾脏清除能力差等问题，难以精准检测肾脏局部免疫应答。
2026年4月24日，中山大学黄佳国、重庆医科大学Wu Ke、Zhou Ya共同通讯在Advanced Science在线发表题为“Bioorthogonal Fluorogenic Reporters for Noninvasive Imaging and Urinalysis of Immunotherapeutic Response in Renal Cell Carcinoma”的研究论文。本研究报道一类可经肾脏清除的生物正交近红外（NIR）荧光生成探针（BGRs），可特异性识别 CTL 活化标志物-颗粒酶 B（GzmB），用于动态评估肾细胞癌免疫治疗效果。该系列探针以氰基取代半花菁为分子骨架，末端设计可响应生物硫醇的半胱氨酸片段；同时通过颗粒酶 B 响应型多肽实现双重锁定，并偶联可肾脏清除的羟丙基 -β- 环糊精（HPβCD）。
在接受免疫治疗的肾细胞癌小鼠模型体内注射后，无荧光状态的 BGRM 可靶向富集于肾脏肿瘤组织。肿瘤微环境中高表达的谷胱甘肽（GSH）与颗粒酶 B 发生双重剪切，释放HPβCD并暴露氨基硫醇基团，进而触发氰基–氨基硫醇生物正交点击反应，激活近红外荧光；同时诱导探针原位自组装，进一步提升成像灵敏度与成像质量。BGRs 不仅能够在活体小鼠体内区分不同免疫治疗应答水平，还可灵敏检测 21 例肾细胞癌患者临床样本尿液中的颗粒酶 B 含量，实现治疗前后机体免疫活化状态的精准分层评估。综上，本研究构建了一种可推广的转化医学光学报告分子设计策略，弥补了RCC及其他泌尿系统肿瘤免疫治疗动态监测的临床空白，为临床疗效实时评估提供了全新技术手段。
免疫疗法通过激活机体免疫系统靶向杀伤肿瘤，开启了肿瘤治疗的全新时代。然而，由于免疫逃避的复杂性和免疫抑制肿瘤微环境（TME）的异质性，只有部分患者受益，导致客观反应率相对较低（<30%）。因此，迫切需要可靠的策略，及时监测患者反应，并在早期区分有反应者与无反应者，这不仅能最大限度地减少不必要的副作用，还能及时将无反应者转向替代治疗。
尽管临床需求迫切，但现有诊断技术难以实现免疫应答的动态监测，活检与生物成像等主流手段均存在明显局限。放射性标记抗体或多肽介导的免疫正电子发射断层显像（immunoPET）虽可追踪免疫细胞，却无法区分免疫细胞的活化状态与静息状态，也不能反映其功能活性，这一核心缺陷导致其难以精准评估治疗疗效。同时，PET显像示踪剂半衰期较短，难以监测缓慢发生的免疫应答，往往需要多次给药与重复成像，医疗成本高且临床实用性受限。
相较于观测形态与解剖学改变，直接成像检测肿瘤微环境中细胞毒性T 淋巴细胞（CTL）的活性，能够更高效、灵敏地评估免疫治疗疗效。颗粒酶B（GzmB）是活化的细胞毒性T 淋巴细胞与自然杀伤（NK）细胞识别靶细胞后释放的丝氨酸蛋白酶，是评估免疫活化的核心生物标志物。颗粒酶B 的分泌水平不仅可反映活化CTL 的分布与数量，还能直接体现其肿瘤杀伤功能。目前已有多种拟肽类PET 探针，用于同源结肠癌模型及肺腺癌患者体内的颗粒酶B 活性监测，但这类探针多为信号恒开启型，且主要经肾脏代谢清除。
用于RCC疗效分子成像与尿液检测的生物正交近红外荧光探针（BGRs）设计及其作用机制（摘自Advanced Science）
本研究构建了一类生物正交颗粒 B 报告探针（BGRs），兼具荧光激活响应特性与高效肾脏清除能力，可实现肾细胞癌免疫疗效的无创近红外荧光（NIRF）成像检测与尿液分析。该探针以近红外荧光信号分子为骨架，通过颗粒酶 B 响应多肽与肿瘤高表达生物硫醇（谷胱甘肽，GSH）可剪切单元实现双重锁定，并偶联可经肾脏清除的功能基团——羟丙基 -β- 环糊精（HPβCD）。本研究选用两种不同多肽底物：乙酰化异亮氨酸 - 谷氨酸 - 苯丙氨酸 - 天冬氨酸（IEFD）与乙酰化异亮氨酸 - 谷氨酸 - 脯氨酸 - 天冬氨酸（IEPD），分别制备 BGRM 与 BGRH 两种探针，特异性适配小鼠及人源颗粒酶 B 的检测需求。探针天然状态下经肾脏代谢时，分子内电荷转移（ICT）过程被抑制，整体处于无荧光沉默状态。
在肾细胞癌免疫治疗过程中，肾脏内的探针可被活化 CTL 高表达的颗粒酶 B 剪切；同时，肿瘤微环境中高浓度谷胱甘肽可断裂二硫键，脱去亲水性羟丙基 -β- 环糊精基团。双重剪切作用暴露活性残基，自发触发氰基 - 氨基硫醇生物正交点击反应并发生分子内环化，进而激活近红外荧光；同时探针原位自组装形成纳米聚集体，延长病灶滞留时间、提升活体成像效果。本研究首先验证了 BGRM 探针在小鼠原位肾细胞癌模型中，实时活体成像追踪颗粒酶 B、评估多种免疫治疗方案的能力；结合小鼠模型与 21 例肾细胞癌患者临床样本，证实颗粒酶 B 可作为监测肾细胞癌免疫治疗的可靠尿液标志物；最后验证 BGRH 探针可通过临床样本即时光学尿检，实现尿液中颗粒酶 B 的快速检测。
原文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202524298