Science医学：癌症诊断新技术

　　

生物通报道  加州大学旧金山分校和GE Healthcare公司开发了一项新成像技术，基于一种天然的糖类为精确成像肿瘤以及观察癌症药物治疗的效应提供了一种非侵入性的新方法。

该技术利用了一种称之为丙酮酸（pyruvate）的化合物。当体内分解葡萄糖时会生成丙酮酸，它通常为细胞提供能量。然而，在癌症中丙酮酸更频繁地被转化为另一种化合物乳酸（lactate）。

以往的动物研究证实，科学家们通过一种称为超极化（hyperpolarization）的技术，将超极化丙酮酸注入到机体内，借助磁共振成像（MRI）就能够追踪丙酮酸转化为乳酸的水平。基于生成的乳酸量及转化率，研究人员能够精确地检测小鼠肿瘤的界线，确定哪些癌症最具侵袭性，在出现身体改变很早之前追踪肿瘤响应药物治疗的早期生物化学反应。

现在来自加州大学旧金山分校的科学家和GE Healthcare公司的合作者们，针对31名患者开展了研究，证实这一技术能安全应用于人类，可有效地出前列腺癌患者体内的肿瘤。这些研究结果发表在8月14日的《科学转化医学》（Science Translational Medicine）杂志上。

尽管这是首个旨在确定安全剂量及验证有效性的人类研究，它为利用该技术以非侵入性方式诊断各种癌症及追踪治疗奠定了基础。

“我们现在获得了患者的安全剂量，这是我们的主要目的，”该研究的主要作者、加州大学旧金山分校Surbeck先进成像实验室主任、放射学教授Sarah J. Nelson博士说。

“在动物模型中，乳酸量比丙酮酸量与癌症侵袭性直接相关。我们还有大量的数据证实，治疗后癌症中的这一数值减小。这是非常普遍的分子，对于针对特殊个体定制治疗具有重要的意义。”

前列腺癌是最常见的癌症类型，根据美国疾病控制和预防中心统计，在美国每年报道有超过20万新发病例。人们广泛认可，筛查男性的前列腺特异性抗原（PSA）可以在较早期、可能更容易治愈的阶段鉴别出更多的前列腺癌患者。然而其中许多的肿瘤都生长缓慢，很难预测出它们是哪一种情况。

对于肿瘤科医生而言，这种实时成像可以即时反馈患者是否应该继续积极监测肿瘤或是寻求治疗，在标准治疗或临床试验中一种治疗是否正在起作用。

论文共同作者、加州大学旧金山分校医学与泌尿科学教授、肿瘤科医生Eric Small博士说：“任何一种前列腺癌治疗，包括放射治疗和手术都有自然风险。这些风险会对患者的生活质量产生巨大的影响。这一技术开始让我们能够更精确地评估个别患者癌症的实际程度和风险，这极其的重要但却是到目前为止很大程度上还无法实现的医疗需求。”

在2010年12月启动的这项临床研究中，研究人员给丙酮酸标记上碳-13（carbon-13），将这一“超极化丙酮酸”显像剂注入到加州大学旧金山分校医疗中心和Helen Diller家庭综合癌症中心的31名前列腺癌患者的体内。随后研究小组利用MRI追踪了丙酮酸及在前列腺癌中它转化为乳酸的情况。和以往的小鼠研究一样，较高较强的信号表明丙酮酸更快速地转化为了乳酸，这可能是更具侵袭性癌症的一种标志。与之相反，在正常前列腺中只检测到非常有限的转化。

该研究特异将焦点放在了具有低级别肿瘤还未接受治疗的患者身上，确定了所需丙酮酸的安全及合适剂量。未来的研究将利用这一技术评估癌症治疗缩小患者肿瘤的效应，借助于这一认识医生可以评估个人所需的化疗剂量。

尽管进入潜在商业应用还需5-10年的时间，加州大学旧金山分校已获得资金资助，将这一技术扩展至脑癌、乳腺癌、肝癌、淋巴癌、胰腺癌和前列腺癌患者研究。GE Healthcare也开发出了可以在一般技术环境中处理这种超极化丙酮酸的设备，以促成未来更广阔的临床试验。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Metabolic Imaging of Patients with Prostate Cancer Using Hyperpolarized [1-13C]Pyruvate

This first-in-man imaging study evaluated the safety and feasibility of hyperpolarized [1-13C]pyruvate as an agent for noninvasively characterizing alterations in tumor metabolism for patients with prostate cancer. Imaging living systems with hyperpolarized agents can result in more than 10,000-fold enhancement in signal relative to conventional magnetic resonance (MR) imaging. When combined with the rapid acquisition of in vivo 13C MR data, it is possible to evaluate the distribution of agents such as [1-13C]pyruvate and its metabolic products lactate, alanine, and bicarbonate in a matter of seconds. Preclinical studies in cancer models have detected elevated levels of hyperpolarized [1-13C]lactate in tumor, with the ratio of [1-13C]lactate/[1-13C]pyruvate being increased in high-grade tumors and decreased after successful treatment……