图 免标记拉曼导航系统术中实现前列腺癌恶性分级。（A）手术导航系统工作流程示意图 （B）术中检测组织间液酸化（pH）和前列腺特征抗原（PSA）活性双分子标志物定位GG≥3前列腺癌组织的受试者操作特征曲线 （C）病人前列腺组织白光照片、H&E染色切片与pH和PSA活性分布图
近日，在国家自然科学基金项目（批准号：82227806）等资助下，复旦大学药学院李聪教授联合中国科学院深圳先进技术研究院医学成像科学与技术系统全国重点实验室郑海荣研究员、杨慧研究员，复旦大学附属中山医院泌尿外科王杭主任医师，复旦大学生物医学工程学院余锦华教授，在前列腺肿瘤分子边界定位仪器研制方面取得进展，相关研究成果以“无标签导航系统通过组织pH值和前列腺特异性抗原活性对前列腺肿瘤恶性程度原位分级（Label-free Navigation System for in-situ Grading Prostate Tumor Malignancy via Tissue pH and Prostate-Specific Antigen Activity）”为题，于2025年11月18日在《自然·生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering, NBME）杂志在线发表。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41551-025-01561-y。
前列腺癌是全球男性发病率最高的恶性肿瘤，也是我国发病率增长最快的癌种之一。根治性前列腺切除术是局限性前列腺癌的首选治疗方案，其核心挑战在于术中精准界定肿瘤边界。临床上面临手术切缘阳性率高（15%~40%）与功能组织保留困难的双重困境：切缘阳性是肿瘤复发的核心风险因素，而扩大切除范围又易损伤控制勃起、排尿的关键神经与尿道，导致严重并发症。Gleason分级分组（Grade Group，GG）是临床评估前列腺癌恶性程度的金标准，GG≥3的恶性组织残留提示更强的侵袭性，患者死亡风险可达低级别病变的近4倍，常需扩大切除。而GG<3的低级别病变，若毗邻重要功能区组织时可考虑保守切除辅以术后治疗。然而，传统术中冰冻病理耗时长，难以实现切缘的快速、整体分级，临床迫切需要能够实时可视化肿瘤异质性的精准导航技术。
针对这一临床瓶颈，研究团队研制了一类基于表面增强拉曼散射（SERS）技术的肿瘤切除导航设备，该设备集成微流控采样、拉曼阵列检测与AI光谱分析模块。采样模块利用纯水水滴对切缘表面物质进行无损、连续提取；拉曼阵列采用纳米压印技术制备，其表面修饰的报告元件可特异性识别组织间液酸化（pH）和前列腺特异性抗原（PSA）活性，通过特征拉曼峰比率变化实现定量检测；AI模块则对光谱进行智能解析，最终在单位点采样后2分钟内完成两种标志物的同步、定量分析（图）。
该系统在对144例临床新鲜前列腺组织的验证研究中，对于GG≥3的高级别前列腺癌的诊断与临床诊断金标准一致性高（受试者工作特征曲线下面积高达0.890）。相较于单一pH指标，pH+PSA双指标结合可有效排除炎症干扰导致的假阳性结果，提升了对肿瘤浸润区域的识别灵敏度，从而帮助医生依据实时生成的生物标志物图谱动态调整切除范围，为解决肿瘤切除与组织功能损伤之间的矛盾提供了新的途径。
该研究展现了我国在肿瘤手术导航领域多学科深度交叉的创新能力，为推动肿瘤“分子边界”理念的临床应用、提升全球肿瘤手术精准度贡献中国智慧与中国方案。