新型癌症成像技術助力癌症研究突破性進展

隨著癌症研究的不斷創新發展，不斷湧現的新型癌症成像技術也在幫助科學家們對癌症進行更為快速的診斷，並且更加容易幫助尋找最具潛力的癌症新藥並將新藥推向臨床試驗；其中英國愛丁堡大學的研究者們就走在了這一領域的前沿，他們將先進的成像技術應用到了癌症藥物的研發初期，結果顯示這些成像技術有助於剔出效果不佳的候選藥物，提高這個過程的成功率。

此外，來自美國約翰霍普金斯大學醫學院的研究人員通過研究也表示，使用磁共振掃描檢測糖分子生物標記可能幫助提升癌症檢查效果，這一研究可能幫助提升活組織檢查的效率，並免去一些不必要的活組織檢查。最近一篇發表於國際雜誌Clinical Cancer Research上的研究報告中，來自荷蘭萊頓大學醫學中心的研究者設計了一種新型的腫瘤特異性熒光劑和成像係統，這就可以幫助實時引導外科醫生切除卵巢癌患者中額外的腫瘤，對於改善癌症患者的治療或將帶來巨大幫助。

本文中，小編就盤點了癌症成像技術推動癌症研究的多篇突破性進展。

【1】Nat Methods：高端成像技術讓癌細胞無所遁形

doi：10.1038/nmeth.3656

利用高科技的成像方法，來自華盛頓大學的科學家就可以在組織深處清楚地看到早期發育中的癌細胞，這或許比之前利用熒光蛋白來觀察癌細胞要更加清晰直觀，相關研究發表於國際雜誌Nature Methods上。

研究者Lihong Wang表示，通過遺傳性地修飾膠質母細胞瘤細胞使其表達BphP1蛋白，我們就可以利用光聲層析成像 (Photoacoustic tomography)在組織1厘米深處清楚地觀測成百上千個活的癌細胞，光聲層析成像技術是一種新型的無損無創生物醫學影象技術；本文研究工作中研究人員首次將深度侵入技術、高分辨率的光聲成像技術同可逆轉的可變開關非熒光的細菌光敏色素相結合進行研究。

研究者指出，蛋白質的遺傳編碼可以使得我們對組織深處的生物學過程進行成像並且靶向追蹤，而蛋白質的光控開關特性也可用作新的成像功能；BphP1蛋白可以感知不用類型的光，同時相應改變其吸收特性，這種特性就可以幫助研究者利用兩種類型的光：紅光或近紅外光來獲取癌性組織的成像結果，同時也可以對成像結果進行對比來獲取癌細胞高度敏感性及高分辨率的成像結果。

【2】Nature：活體成像捕捉癌細胞的一舉一動

在我們展示影片時，當人們看到腫瘤病變如何演化，都驚訝地站了起來。這是一種認知上的改變。

當 Mikala Egeblad 完成第一個活鼠體內腫瘤細胞的活動影片時，她興奮不已。在那之前，她已經對顯微切片上的樣本進行了研究。不過在活的動物體內觀察細胞則令人產生更為鮮活的感知。“就像你打開顯微鏡觀察活的老鼠，相同的細胞突然間瘋狂地動來動去。”美國紐約冷泉港實驗室癌症研究員 Egeblad 說道，“它真的改變了我的想法。”

越來越多的癌症研究人員正在尋找機會觀察原生環境中的單個腫瘤細胞。在靜態組織培養研究中，研究人員不得不推斷腫瘤附近的癌細胞和其他細胞可能在做什麽以及它們可能會如何相互作用。一種被稱為活體成像的方法能夠追蹤活的動物體內的癌變，可以將這些互動表現出來，並允許生物學家放大顯示導致疾病或抵抗治療的腫瘤中的少數危險細胞。

【3】Cancer Res：新型成像技術助力癌症研究治療

doi：10.1158/0008-5472.CAN-14-0141

刊登在過國際雜誌Cancer Research上的一篇研究論文中，來自達特茅斯Geisel醫學院的研究人員開發了一種新型的熒光成像技術，其可以不在活組織檢查的情況下精確鑒別出靶向癌症療法的特殊受體。

研究者Kimberley S. Samkoe教授說道，蛋白質的過度表達往往是特殊癌症的一個標誌，而且也常常在臨床腫瘤學領域通過檢測腫瘤來用於開發癌症患者的個體化療法；蛋白質的表達可以通過對腫瘤組織的總蛋白分析測得，而本文中新型技術的開發可以幫助研究者在不進行侵入性活檢的情況下精確鑒別出蛋白質受體的含量。

研究者開發的這種雙重追蹤體內受體濃度成像（RCI）技術包括同時注射靶向和非靶向的成像製劑，隨後研究者對5種腫瘤組織的蛋白表達進行了研究，將RCI測得的數據同臨床免疫組化所的的數據進行比較，結果顯示，通過RCI測得的蛋白質表達和組織分析所得到的結果具有較強的關聯性，常用於測定蛋白質表達的技術，比如蛋白印跡或流式細胞計數等，其和RCI值並無關聯性。

【4】JACS：雙色“條形碼”或可用於機體癌症的精確成像

doi：10.1021/ja5013646

近日，來自新加坡A*STAR研究所的研究人員對扮演微型二元“條形碼”的杆狀樣單晶體進行分析，揭示了其追蹤細胞的特殊功能及防偽措施，相關研究刊登於國際雜誌Journal of the American Chemical Society上。

所謂的稀土元素摻雜的增頻轉換材料具有高潛力的應用價值，比如其可以用於抵禦犯罪的發生，亦可抵禦癌症的發生，然而截止到目前由其製成的單晶納米晶體並不實用，因為其尺寸太小而不足以使得研究人員用常規的光學顯微鏡進行觀察。

這項研究中，研究人員Xiaogang Liu就通過合成不同顏色的微尺度杆（微型杆）克服了上述問題，研究者開發的這種多色彩微尺度杆含有紅色、綠色和藍色條，這些不同顏色的棒狀條是由稀土元素摻雜的增頻轉換材料製成，即NaTF4，這些不同顏色的棒狀條就可以通過標準的顯微鏡進行觀察分析。

文章中，研究者首先通過改變摻雜稀土元素釓的濃度來控製NaTF4的長度，隨後通過改變稀土元素鐿和鉺離子的濃度來調節NaTF4的顏色進而製成微型條形碼，研究者Liu表示，這些製成的微型條形碼可以產生兩種透明的安全油墨，即包含綠色中心和紅色指示條的微型杆和包含綠色微型杆的控製油墨，其可以用於加強防偽措施；當利用常規顯微鏡進行分析時，如果處於低倍鏡下時兩種安全油墨產生的指紋型並不易於區分，而提高觀察倍數就會使得非控製油墨中的紅色指示條清楚可見，從而就將兩種防偽油墨輕鬆地進行了區分。

【5】Cancer Res：新型成像技術可有效檢測出惡性耐藥性的癌症

doi：10.1158/0008-5472.CAN-15-1582

近日，刊登在國際雜誌Cancer Research上的一項研究報告中，來自曼徹斯特大學等處的科學家通過研究開發了一種新型成像檢測技術，其可以在腫瘤擴散之前幫助醫生們鑒別出更多危險的腫瘤，並且指導臨床治療；文章中研究者詳細描述了這種磁共振成像技術如何繪製出缺氧腫瘤存在的區域。

缺氧狀態是癌症惡性發展的一個標誌，其也會促進腫瘤內部血管的生長，從而促進癌細胞向機體其它部位擴散；這項研究或可幫助開發有效的放療技術來增強X射線的劑量來有效作用缺氧區域的腫瘤組織，同時也為監測是否放療或者其它藥物有效提供思路。文章中研究者利用一種新出現的名為氧增強的磁共振成像技術來通過將癌細胞植入小鼠機體中，從而繪製出缺氧性腫瘤的位置，該技術未來或可用於癌症病人的臨床研究中。

【6】Ann Surg Oncol：新的成像劑可以更好的幫助檢測癌症

doi：10.1245/s10434-013-2887-8

近日，美國加州大學聖地亞哥醫學院的研究人員已經證實由加州大學San Diego Moores癌症中心設計和開發的一種新的成像染料是一種檢測和映射已經轉移到達淋巴結癌症的有效試劑。

放射性染料叫Tilmanocept，能成功地確定癌變的淋巴結，比現行標準染料更好地標記癌症。 III期臨床試驗的結果在線發表在Annals of Surgical Oncology雜誌上。

發明者David R. Vera博士說：Tilmanocept是一種專門檢測淋巴結的新型放射性試劑。加州大學聖地亞哥分校醫學院所開發的這一試劑為外科醫生提供了新的工具，以準確檢測黑色素瘤和乳腺癌。在2013年3月13日，Tilmanocept獲得FDA批準。

癌症診斷後，醫生希望可以肯定這種疾病還沒有擴散到患者的淋巴結，尤其是前哨淋巴結。

【7】Sci Transl Med：新的成像軟件能發現癌症

doi：10.1126/scitranslmed.3002564

研究人員創建了一種叫做“C-路徑”的電腦程序，這種程序可對乳腺組織做顯微圖象的掃描以尋找6000種以上的癌症特征。

該軟件在2組婦女中幫助預測了乳腺癌的嚴重性，它可能是一種判斷某位患者存活機會的有用工具。

自1920年代以來，病理學家大多依賴於同一組少數特征來發現組織樣本中的異常。 Andrew Beck及其同事研發的C-路徑旨在發現可幫助更為精確地反映患者存活結果的癌組織的額外特征。 他們對采自荷蘭的一組病人的組織樣本做了C-路徑的測試。

該軟件發現了與不良存活機會有關的一組嶄新的特征。

在另外一組來自溫哥華的病人中，C-路徑根據一套已知的綜合性特征及新的癌組織特症預測了這些婦女生存的機會。將組織分類為上皮或基質組織是癌症診斷的一個重要部分，但它需要作更多一點的工作：該研究小組必須教該電腦程序如何用手工標記的樣本來發現每種組織的類型。一則相關的《觀點欄目》稱讚C-路徑為第一個潛在可用的電腦化病理係統，但它也指出該軟件存在可能阻止其立刻用於醫療機構中的顯著的局限性。

【8】ACS Nano：借助納米顆粒可實現肝癌細胞成像

DOI：10.1021/acsnano.5b07200

在多數的惡性肝髒腫瘤的治療中，手術切除都是第一線的治療方案。在肝髒腫瘤切除手術中，如果能更精細地區分腫瘤和正常組織的邊緣，以及能夠觀測到微觀損傷的區域，對於成功的腫瘤切除手術非常重要。美國紐約紀念斯隆-凱特琳癌症中心的Moritz F. Kircher博士領導的課題組，合成了一種矽包被、表麵增強拉曼散射的納米顆粒（NPs），可以用於肝髒腫瘤成像。

在臨床治療中，惡性肝髒腫瘤的最有效的方法就是手術切除，然而手術切除常常無法全部切除所有的惡性組織。在正常組織和惡性腫瘤組織的邊緣非常難以區分，小塊的腫瘤組織的遺存會嚴重影響術後的恢複。隨著腹腔鏡檢查技術和機器手臂手術操作越來越普及，對於正常組織和腫瘤組織的邊緣區分的意義更加重要。雖然現在存在很多種肝髒表明成像的工具，比如核磁共振成像，計算機斷層掃描，正電子放射斷層造影術，以及超聲成像等，都存在著這樣或者那樣的不足。

【9】Nature：開發出新型成像模型 或揭示胰腺癌治療新靶點

doi：10.1038/nature17988

胰腺導管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma)是一種常見的胰腺癌，其具有極大的致死性，患者的5年生存率僅為6%，目前化療方法並不能夠有效治療胰腺導管腺癌，部分原因是癌細胞對當前的療法體係具有較高的耐藥性。

近日刊登在國際著名雜誌Nature上的一項研究報告中，來自加州大學聖地亞哥醫學院等機構的研究人員通過研究開發了一種新型模型，該模型不僅可以幫助研究者追蹤體內的癌細胞耐藥性，還幫助揭示了一種新型的治療靶點，早期檢測結果或許就可提供一種新型策略來遏製胰腺癌細胞生長。

研究者表示，我們開發的這種新型“報道子”小鼠模型可以在活體動物機體中對幹細胞信號進行非侵入性的基於圖像的追蹤；而利用這種策略，研究人員就發現，幹細胞基因Musashi (Msi)是胰腺癌進展過程中的關鍵元件，尤其是Msi基因的表達水平會隨著癌症進展而升高，表達Msi的細胞是驅動癌細胞生長、藥物耐受性及患者致死的主要原因。

在確定Msi基因可以促進疾病惡化後，研究人員就開發了一種抵禦Msi的新一代反義寡核苷酸抑製劑，這些抑製劑可以有效靶向作用並阻斷表達Msi的細胞，從而抑製動物模型機體中的腫瘤生長以及病人機體中的癌細胞，病人機體中的癌細胞往往具有較複雜的突變，而且藥物耐受性上具有均一性。

【10】JNM：有望診治癌症的切倫科夫冷光成像技術

doi：10.2967/jnumed.110.076521

美國核醫學學會7月1日表示，新出版的《核醫學雜誌》報道了名為切倫科夫冷光成像（Cerenkov luminescence imaging）的新型光學成像技術。據文章作者介紹，新技術有望幫助人們診治癌症和其他疾病，以及更快和更有效地開發放射性藥物。

研究負責人、斯隆-凱特靈紀念癌症中心教授簡·格林姆博士表示，新型多通道顯影劑和技術屬於醫學成像科學領域的研究前沿，它可能為新的光學成像進入臨床應用開辟新途徑。格林姆小組認為，自己的研究屬於那些首次探討將切倫科夫輻射應用於醫學成像的工作。據悉，加州大學和斯坦福大學科學家參與了研究。

當光在水中傳播時，其速度會減慢。而此時速度超過光速的粒子如同突破聲障的音爆，會產生 “震波”（或“衝擊波”）發出藍色可見光，該現象被稱為切倫科夫輻射。

光學成像是一種分子成像過程。在此過程中，設計出來用於附著在特殊細胞和分子上的發光分子被注入人體血液中，並可為光學成像儀探測到。通常，為便於光學成像儀工作，這些發光分子需要通過體外光源或生物手段進行激活。