该试剂使称为原卟啉IX（PpIX）的天然存在的荧光分子选择性地积聚在肿瘤细胞内部。随后，PpIX从称为细胞外囊泡（EVs）的小包装内的细胞中释放出来。当在蓝光显微镜下观察这些患者的血液样本时，PpIX阳性电动汽车发出粉红色荧光，可以对神经胶质瘤进行术前诊断。该发现还可能允许监测手术后肿瘤的复发。
图示：确定神经胶质瘤细胞较大荧光和活力的更佳5-ALA剂量（a）用0.8 mM 5-ALA剂量处理24 h的Gli36细胞中PpIX荧光的共聚焦图像。明场图像（左），荧光图像（中心），重叠图像（右）。
5-ALA已知应用
成像剂5-ALA已获美国食品药品监督管理局批准用于脑肿瘤手术。5-ALA的摄取使肿瘤在蓝光显微镜下发出明亮的粉红色荧光，从而使外科医生能够将肿瘤组织与正常的非荧光组织区分开。与正常情况下的切除术相比，荧光引导手术与更好的肿瘤切除和更长的无进展生存期相关。手术切除整个肿瘤是神经胶质瘤患者的优选治疗方法，因此能够可视化肿瘤使得更容易观察是否残留肿瘤。
原则
5-ALA给药后肿瘤细胞的荧光是由于血红素前体（一种称为肿瘤特异性原卟啉IX（PpIX））的天然存在的荧光分子的积累引起的。在5-ALA存在下，PpIX在神经胶质瘤细胞内积累到很高的浓度。例如，神经胶质瘤中的血脑屏障比正常情况弱得多。几种大脑化学物质（例如GABA，ABCG2，pepT1和pepT2转运蛋白）也将5-ALA主动携带到神经胶质瘤细胞中。肿瘤细胞内高水平的5-ALA会导致酶活性模式改变，从而导致PpIX积累。包含PpIX的电池暴露在蓝色光下时，会发出亮粉色的荧光。
全部细胞都释放被称为胞外小泡（EVs）的亚细胞封闭成分。大脑中的神经胶质瘤细胞也可以这样做，但是这些电动汽车还包含发出荧光的PpIX，表明它们的起源。本研究旨在检测和检查饮用5-ALA后外周血中的EV，以查看这是否将提供一种微创方法来检测恶性神经胶质瘤的存在和体积。
胶质瘤细胞
当前的研究表明，暴露于5-ALA的大脑中的神经胶质瘤细胞表达的含PpIX的电动汽车几乎是没有暴露于该物质的胶质瘤细胞的250倍。这些电动汽车在荧光上会显示粉红色，就像暴露于5-ALA的神经胶质瘤一样。然后这可能是检测原发性或复发性脑肿瘤的快速方法。
胶质瘤携带小鼠
在二步中，科学家观察到，向患有神经胶质瘤的小鼠和健康小鼠施用5-ALA后，一组中外周血中含PpIX的EV数量要高得多。当比较从服用5-ALA之前和之后的肿瘤小鼠采集的血液样本时，5-ALA会导致含PpIX的EV水平显着增加。换句话说，只给患有5-ALA的小鼠喝酒只会增加具有神经胶质瘤电动汽车的小鼠的PpIX阳性电动汽车数量。用当前项目的研究人员莱奥诺拉·巴拉杰（Leonora Balaj）的话来说，“如果没有肿瘤，那么血液中就不会有粉红色电动汽车，这使其对脑瘤的存在具有高度特异性。”
脑胶质瘤患者
然后，研究人员在荧光指导下进行脑部手术以治疗癌症之前，给了患者5-ALA。喝酒前后都要采集血样。他们发现，在手术期间表现出强烈荧光的肿瘤与术前5-ALA血液样本中大量的荧光电动汽车有关。此外，患者血液中粉红色EV的数量与肿瘤的大小直接相关。
对未来的影响
这些发现可以帮助满足诊断脑癌的临床需求，而无需实际打开颅骨。神经外科医生鲍勃·卡特（Bob Carter）评论说：“表征循环肿瘤特异性荧光电动汽车为了解原发肿瘤的存在和状况提供了一个窗口。”
科学家计划继续对术前神经胶质瘤切除术患者使用5-ALA，以验证该测试是否可作为原发性神经胶质瘤的标志物。他们还认为，相同的测试也可能对诊断复发性肿瘤有用。经过脑部手术后，强烈的炎症，肿瘤切除部位周围死死的组织的出现以及疤痕的形成，都使各种技术获得的图像变得混乱。实际上，这可能会使医生认为他们正在观察肿瘤的复发或生长-这种现象称为“伪进展”。
遗憾，国内尚未引进5-ALA荧光技术
ALA荧光技术于1998年在欧洲一次被应用；遗憾的是中国这项技术的开展缓慢。美国在2017年才获批上市；5-ALA在欧洲被广泛应用于脑胶质瘤切除术中；德国INI神经外科专家巴特朗菲教授在颅底和脑内深层病变区域运5-ALA荧光技术实施显微外科手术，而不损伤周围健康的脑组织，例如手术难度大的脑干部位。
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