化学成像可以帮助预测放射治疗对个体癌症患者的疗效

通过采用密歇根大学研究人员正在开发的新成像方法，可以更好地为个体患者量身定制癌症治疗的决定，该方法绘制了患者肿瘤的化学组成。

今天，癌症的治疗方法 - 无论是手术，放射治疗还是免疫治疗 - 主要基于肿瘤的位置，大小和侵袭性。这些信息通常通过解剖成像(MRI或CT扫描或超声)以及在通过肿瘤活检获得的组织中进行的生物测定获得。

然而，肿瘤的化学环境对特定治疗的有效性有显着影响。例如，肿瘤组织中的低氧水平会损害放射治疗的有效性。

现在，来自密歇根大学和意大利两所大学的一组科学家已经证明，使用特殊纳米颗粒的成像系统可以提供实时，高分辨率的化学图谱，显示肿瘤中感兴趣的化学物质的分布。

它可能导致一种方法，帮助临床医生就针对特定患者的癌症治疗(精准医疗)提出更好的建议。

他们的研究发表在ACS Nano上，报告了可推广到任何感兴趣的化学物质的体内化学成像方法的首次演示，根据该论文的资深作者之一UM化学教授Raoul Kopelman的说法。

研究人员使用了一种称为光声化学成像(PACI)的组织“化学成像”方法。

“这种方法的新颖之处在于它是在体内直接在体内进行的，”Kopelman说。

该团队在植入患者肿瘤活检组织的小鼠中测试了他们的系统，称为异种移植物。患者来源的异种移植物概括了患者肿瘤的遗传和生物学特征。

PACI采用Kopelman和其他人在过去几十年中开发的纳米颗粒，可以注射到小鼠中以靶向肿瘤并感知具有生物医学意义的特定化学物质，例如氧气，钠或钾。

当这种纳米传感器被能够穿透肿瘤组织的红外激光激活时，会产生超声波信号，可用于绘制该特定化学物质的浓度和分布。

PACI方法可用于小鼠异种移植，以反复跟踪特定患者肿瘤的特征，以评估肿瘤随时间推移的化学环境。

“这将允许优化特定患者的治疗方法 - 精准医疗，”Kopelman说。

Kopelman及其同事将PACI与靶向感知氧气的纳米颗粒一起使用。在对小鼠进行肿瘤放射治疗后，研究人员发现肿瘤每个部分的氧气水平与放射治疗破坏肿瘤组织的程度之间存在显着相关性 - 组织中的局部氧气越低，局部放射治疗效果越低。

“因此，我们提供了一种简单，非侵入性和廉价的方法，既可以预测给定肿瘤的放射治疗效果，又可以识别肿瘤微环境中的治疗耐药区域，”Kopelman说。

“这种化学映射将有助于临床团队根据肿瘤异种移植物化学映射的新诊断，为给定患者的肿瘤开出个性化的最佳治疗方法。

在这项研究中，PACI已被用于患者来源的异种移植物。最终目标是能够直接在患者身上制作化学图谱。

Kopelman说，这是可行的，光纤可以穿过患者的静脉系统，就像在心脏手术中所做的那样，接近肿瘤。然后可以通过激光激活纳米传感器，但它需要为每种感兴趣的化学物质开发纳米传感器，并且每个纳米传感器都需要得到美国食品和药物管理局的批准。