作者：Todd Sasser，美洲應(yīng)用主管及高級(jí)NMI應(yīng)用專(zhuān)家

臨床前成像對(duì)了解人體處于健康與疾病等不同狀態(tài)下運(yùn)行的方式以及描述人體對(duì)生理或環(huán)境變化起著至關(guān)重要的作用。它能在器官、組織、細(xì)胞和分子水平上提供對(duì)疾病過(guò)程的重要見(jiàn)解。這些知識(shí)有助于開(kāi)發(fā)新的治療策略，進(jìn)而改善患者的治療結(jié)果并挽救生命。而對(duì)于評(píng)估新療法的有效性和安全性以及在臨床使用前描述藥物分布模式，臨床前成像同樣十分重要。

利用解剖學(xué)評(píng)估技術(shù)，如磁共振成像（MRI）、計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）以及用于分子可視化的正電子發(fā)射斷層掃描（PET）和單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描（SPECT），可以實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)物模型的經(jīng)濟(jì)高效的高通量縱向研究。在開(kāi)始臨床試驗(yàn)之前，小動(dòng)物研究對(duì)于探索和驗(yàn)證臨床前階段的顯像劑十分必要。根據(jù)PET成像所提供的數(shù)據(jù)，可以從動(dòng)物研究推及人類(lèi)研究，在這種情況下，研究人員越來(lái)越多地將其運(yùn)用于藥物轉(zhuǎn)化開(kāi)發(fā)階段。

臨床前PET腫瘤研究

為患者提供更個(gè)性化癌癥治療的需求，推動(dòng)了臨床前PET腫瘤研究的進(jìn)展。大量不同類(lèi)型的腫瘤（包括那些尚未得到很好表征的腫瘤）及其對(duì)治療的不同反應(yīng)，使得尋找有效的新癌癥療法變得非常具有挑戰(zhàn)性。PET等非侵入性活體成像技術(shù)通過(guò)對(duì)腫瘤相關(guān)過(guò)程的實(shí)時(shí)可視化，使研究人員能夠更好地了解腫瘤演變的過(guò)程。

這些方法有助于提高對(duì)腫瘤形態(tài)、演變和生物標(biāo)志物表達(dá)的認(rèn)識(shí)。通過(guò)靜脈注射放射性示蹤劑成像，PET能夠提供有關(guān)腫瘤受體表達(dá)、能量代謝和其它生物標(biāo)志物的信息。這種放射性示蹤劑包括一種放射性同位素，最常見(jiàn)的是氟-18（¹⁸F），它附著于一個(gè)靶向某個(gè)特定受體代謝途徑的分子，腫瘤細(xì)胞對(duì)它的攝取受到監(jiān)測(cè)。

“常規(guī)”PET示蹤劑，如¹⁸F-FDG或¹⁸F-氟胸腺嘧啶（FLT），被視為腫瘤生理學(xué)的黃金標(biāo)準(zhǔn)及監(jiān)測(cè)通用標(biāo)志物，包括代謝改變和缺氧、增殖和轉(zhuǎn)移。研究人員目前正在開(kāi)發(fā)更為特異的PET藥物，能夠靶向某種分子或基因產(chǎn)物的表達(dá)，并有可能幫助研究人員更好地理解與評(píng)估腫瘤生物學(xué)和治療反應(yīng)。

多模式技術(shù)

新型PET示蹤劑的發(fā)展，結(jié)合CT及MRI等其它成像方式，可以應(yīng)用于腫瘤演變的研究和生物學(xué)特性的表征。自20世紀(jì)90年代中期以來(lái)，PET/CT中的CT部分為功能性PET成像提供了解剖學(xué)參考和衰減圖，并因其高通量、易用性以及在骨、肺應(yīng)用中的高分辨率而成為實(shí)現(xiàn)一系列功能的有用工具。然而，PET/CT成像仍然使用電離輻射，而PET/MR技術(shù)可以減少這一局限。PET/MR在多參數(shù)成像和*的解剖軟組織對(duì)比度方面的潛力，使其成為臨床前腫瘤學(xué)研究中日益流行的方法。它能提供一些獨(dú)特的能力，包括檢測(cè)腫瘤邊緣、評(píng)估單個(gè)腫瘤內(nèi)示蹤劑分布以生成感興趣區(qū)域、在一系列臨床前模型中計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化攝取值（SUV），從而改進(jìn)互補(bǔ)PET數(shù)據(jù)的功能分析。雖然PET和CT數(shù)據(jù)是連續(xù)采集的，但是一些PET/MR系統(tǒng)可以同時(shí)采集數(shù)據(jù)，從而能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的成像工作流程。

在臨床前腫瘤學(xué)中，PET/MR出色的解剖軟組織對(duì)比度提供了在廣泛的模型中檢測(cè)腫瘤邊緣/體積的能力，這可以提高互補(bǔ)PET數(shù)據(jù)的功能性分析。MR已經(jīng)被證明可以檢測(cè)早期的異種移植瘤，以及大多數(shù)器官中的早期原位和自發(fā)性腫瘤（圖1A）。由于能實(shí)現(xiàn)腫瘤環(huán)境的解剖學(xué)分辨率（圖1B），并通過(guò)多種因素（灌注/擴(kuò)散、蛋白酶活性、缺氧、代謝物和代謝）聯(lián)合檢測(cè)對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步增強(qiáng)（圖1C），因而PET/MR提供了一種可用于探究腫瘤微環(huán)境復(fù)雜性的工具。同時(shí)，甚至還可以利用多重功能以更高的精度對(duì)單個(gè)變量（例如新陳代謝）進(jìn)行研究。

圖1：PET/MR在臨床前腫瘤研究中的能力。（A）早期原位CT-2A膠質(zhì)瘤小鼠的 8天¹⁸F-FDG/PETMR成像。PET/MR可以在更廣泛的異種移植、原位和自發(fā)性腫瘤模型中以及腫瘤演變的早期階段提供腫瘤邊緣檢測(cè)。（B）異種移植SKOV3腫瘤小鼠的18F-FDG/PET-MR成像。PET/MR可以提供精細(xì)的軟組織細(xì)節(jié)，特別是與腫瘤生物學(xué)研究相關(guān)的細(xì)節(jié)。（C）晚期小鼠CT-2A膠質(zhì)瘤的18F-FDG/PET和DWI-MR成像。功能性PET和功能性MR的交叉多重、多參數(shù)檢測(cè)，可以揭示單一功能性MR或單一PET無(wú)法確定的生物過(guò)程。使用Bruker BioSpec 70/20帶PET插件獲得的圖像。

圖片供稿：Uwe Himmelreich博士、Willy Gsell博士、Cindy Casteels博士和Matteo Riva博士，比利時(shí)魯汶大學(xué)醫(yī)院分子小動(dòng)物成像中心（MoSAIC）。

開(kāi)發(fā)未來(lái)的癌癥療法

多模式PET技術(shù)的不斷發(fā)展將繼續(xù)推動(dòng)臨床前腫瘤學(xué)研究。PET、PET/MR和PET/CT在示蹤劑開(kāi)發(fā)、治療監(jiān)測(cè)和腫瘤生物學(xué)研究方面的成效正在改變癌癥的治療方式，使之朝著更個(gè)性化治療的方向發(fā)展。使用先進(jìn)成像儀器進(jìn)行的前沿研究，正使該領(lǐng)域向個(gè)性化治療、優(yōu)化癌癥治療與患者護(hù)理的方向更進(jìn)一步。

作者簡(jiǎn)介

Todd Sasser博士是布魯克臨床前成像應(yīng)用負(fù)責(zé)人。他直接與各研究點(diǎn)合作，涉及感染成像、癌癥生物學(xué)和探針開(kāi)發(fā)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的PET應(yīng)用。Sasser博士曾就讀于英國(guó)利物浦大學(xué)和美國(guó)夏威夷大學(xué)，還是法國(guó)圣母大學(xué)的訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者。