前立腺腫瘍のリアルタイム悪性度分類を可能にする新たな術中ラマン散乱ナビゲーションシステムを開発(New Intraoperative Surface-enhanced Raman Scattering Navigation System Enables Real-Time Malignancy Grading of Prostate Tumors)

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2025-11-20 中国科学院(CAS)

前立腺全摘術では腫瘍境界の判別が難しく、15~40%の症例で切除断端陽性となり再発や機能障害のリスクが高い。中国科学院深セン先進技術研究所と復旦大学の研究チームは、SERS(表面増強ラマン散乱)を用いたラベルフリー術中ナビゲーションシステムを開発し、組織pHとPSA活性を同時検出することでリアルタイムに悪性度を判定できることを示した。マイクロ流体サンプリングペンで6秒ごとに組織表面からバイオマーカーを採取し、整列性の高いSERSアレイで増強信号を取得、深層学習モデルが2分以内で定量評価を行う。144例の臨床試験では高悪性度(Gleason Grade Group ≥3)の識別でAUC=0.890を達成し、時間がかかり術者依存性の高い凍結切片診断を大きく上回った。自動化された本システムは術中“分子病理”を可能にし、腫瘍除去の最大化と正常組織温存の両立に貢献する新しい前立腺がん精密手術プラットフォームと位置づけられる。

<関連情報>

組織pHと前立腺特異抗原活性を介して前立腺腫瘍の悪性度をin situで分類するためのラベルフリーナビゲーションシステム Label-free navigation system for grading prostate tumour malignancy in situ via tissue pH and prostate-specific antigen activity

Ziyi Jin,Sihui Chen,Xiaoyan Dong,Zheng Zhao,Huaiyang Zeng,Pengcheng Zhang,Hang Yin,Suhongrui Zhou,Changle Li,Chang He,Jiaqi Huang,Jun Zhang,Jie Cheng,Hairong Zheng,Jinhua Yu,Hui Yang,Hang Wang & Cong Li
Nature Biomedical Engineering  Published:18 November 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41551-025-01561-y

前立腺腫瘍のリアルタイム悪性度分類を可能にする新たな術中ラマン散乱ナビゲーションシステムを開発(New Intraoperative Surface-enhanced Raman Scattering Navigation System Enables Real-Time Malignancy Grading of Prostate Tumors)

Abstract

Radical prostatectomy is a standard curative approach for high-risk prostate cancer, yet accurately defining tumour margins during surgery remains a major challenge. Intraoperative assessment of prostate tumour malignancy—particularly those with high aggressiveness catalogued in Gleason grade group (GG) ≥ 3—is crucial to prevent positive surgical margins and minimize postoperative complications. Here we develop a surface-enhanced Raman scattering (SERS)-based navigation system for intraoperative localization of high-grade malignant regions by simultaneously accessing tissue acidity and prostate-specific antigen (PSA) enzymatic activity. This system integrates a sampling pen for automated biomarker extraction from tissue surfaces, a nano-imprinted SERS array producing a ratiometric Raman signal in response to acidity and PSA activity, and a two-dimensional deep-learning model for rapid Raman spectral interpretation. We show that the system can intraoperatively identify GG ≥ 3 malignancies in fresh prostate tissues from 144 Chinese patients with an area under the receiver operating characteristic curve of 0.89. This SERS-based navigation system holds strong potential to enhance surgical precision, minimize tumour residue and ultimately improve patient outcomes.

医療・健康
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