靶向超聲造影在乳腺癌診斷與治療中的研究進(jìn)展

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(深圳市人民醫(yī)院超聲科 暨南大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院 深圳市超聲醫(yī)學(xué)工程中心， 廣東 深圳 518020)

乳腺癌是嚴(yán)重威脅女性健康的惡性腫瘤之一[1]，發(fā)病率高、發(fā)病年齡范圍廣[2-3]，但其發(fā)病機(jī)制及發(fā)展過(guò)程尚未明確[4]。早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療是預(yù)防、診斷及治療乳腺癌的重要手段[5]。常規(guī)乳腺成像方法包括乳腺超聲、鉬靶X線及MRI等[6-8]。其中鉬靶X線診斷乳腺癌的敏感度高，但不適用于致密性乳腺癌；MRI對(duì)乳腺等軟組織具有良好的對(duì)比度，但對(duì)鈣化灶敏感度較低，易致誤診。超聲檢查具有實(shí)時(shí)、經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、安全無(wú)創(chuàng)的優(yōu)點(diǎn)，但常規(guī)超聲不能滿足鑒別診斷乳腺良惡性腫塊的臨床需求[9]。隨著超聲分子影像技術(shù)的發(fā)展，靶向超聲造影為乳腺癌的診斷及治療提供了新的手段[10]。本文對(duì)靶向超聲造影在乳腺癌診斷和治療中的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 靶向超聲造影的原理

靶向超聲造影主要針對(duì)靶向造影劑表面連接的特異性配體，通過(guò)血液循環(huán)特異性識(shí)別并結(jié)合特定的受體或靶組織，使病變組織顯影增強(qiáng)，或達(dá)到局部治療的目的。靶向超聲造影劑聯(lián)合靶向微泡破壞技術(shù)可將攜帶藥物或基因修飾的超聲微泡造影劑定點(diǎn)釋放到病變部位，靶向診斷或治療疾病。超聲微泡造影劑主要以氣體為核心，以白蛋白[11]、脂質(zhì)[12]或多聚體[13-14]等為殼膜。目前藥物或基因與超聲微泡造影劑結(jié)合的方式主要包括[15]：①藥物或基因嵌入微泡膜中間；②藥物或基因通過(guò)非共價(jià)鍵或靜態(tài)吸附作用直接結(jié)合在微泡表面；③某些藥物可與氣體一起被脂質(zhì)包被于微泡內(nèi)部；④疏水性藥物可混合在脂質(zhì)體微泡油脂層內(nèi)，形成一層薄膜包繞在微泡內(nèi)部，其外包被一層穩(wěn)定的膜，這種結(jié)合方式下的微泡可連接抗體，以靶向釋放藥物。

2 靶向超聲造影診斷乳腺癌的進(jìn)展

由于靶向超聲造影可以在分子水平無(wú)創(chuàng)評(píng)價(jià)各種病理組織和器官的變化，其在乳腺癌診斷方面?zhèn)涫芮嗖A。靜脈注射靶向造影劑后，造影劑經(jīng)血液循環(huán)特異性地聚集在靶分子過(guò)表達(dá)的細(xì)胞表面，此時(shí)在外加低頻超聲聲場(chǎng)的作用下，微泡發(fā)生周期性收縮、膨脹，產(chǎn)生較強(qiáng)回波信號(hào)，導(dǎo)致微泡與周圍組織形成較強(qiáng)的SNR。在微泡注射前后分別檢測(cè)成像信號(hào)，采用相應(yīng)軟件獲得注射微泡前后信號(hào)差值，以信號(hào)差值減去循環(huán)血池內(nèi)的本底信號(hào)，即可獲得靶向結(jié)合的微泡信號(hào)，并通過(guò)微泡信號(hào)強(qiáng)度判定乳腺腫塊的良惡性[16]。

目前靶向超聲造影診斷乳腺腫瘤的靶向分子成像原理及方法主要有2種。①以乳腺腫瘤新生血管內(nèi)皮表達(dá)大量的生長(zhǎng)因子受體和黏附分子家族受體作為靶向結(jié)合位點(diǎn)，制備可與腫瘤新生血管內(nèi)皮細(xì)胞特異性結(jié)合的靶向造影劑，實(shí)現(xiàn)對(duì)乳腺癌的診斷成像。Bachawal等[17]應(yīng)用Ⅰ型跨膜蛋白B7-H3靶向造影劑對(duì)乳腺癌轉(zhuǎn)基因小鼠進(jìn)行超聲分子成像，結(jié)果顯示乳腺癌組織的成像信號(hào)顯著高于正常乳腺組織；Xu等[18]使用攜帶血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體2(vascular endothelial growth factor receptor-2， VEGFR2)和p53抗體的雙靶向造影劑對(duì)MCF-7原位乳腺癌小鼠進(jìn)行超聲分子成像，發(fā)現(xiàn)腫瘤新生血管顯影明顯增強(qiáng)；Li等[19]通過(guò)綴合選擇性神經(jīng)肽Y的Y1配體制備熒光微泡，發(fā)現(xiàn)其對(duì)過(guò)表達(dá)的Y1受體乳腺癌細(xì)胞具有高親和力和高特異性；Willmann等[20]分別對(duì)局灶性乳腺癌和卵巢癌患者靜脈注射綴合激酶插入域受體(kinase insert domain receptor， KDR)臨床級(jí)別的靶向造影劑，結(jié)果顯示聲像圖中乳腺癌和卵巢癌的成像信號(hào)與病變組織KDR表達(dá)(免疫組織化學(xué))結(jié)果均匹配良好。②以乳腺腫瘤細(xì)胞表面特異性受體為結(jié)合位點(diǎn)，制備親腫瘤細(xì)胞的靶向造影劑，以實(shí)現(xiàn)乳腺癌診斷成像。Jiang等[21]制備了綴合人表皮生長(zhǎng)因子受體2(human epidermal growth factor receptor-2， Her-2)抗體的新型長(zhǎng)效赫塞汀靶向微泡，并分別與SK-BR3(高表達(dá)Her-2)和MDA-MB-231(低表達(dá)Her-2)乳腺癌細(xì)胞孵育，結(jié)果顯示其對(duì)SK-BR3乳腺癌細(xì)胞的黏附能力顯著優(yōu)于MDA-MB-231細(xì)胞，且可增強(qiáng)造影效果。李小宇等[22]采用異型雙功能交聯(lián)劑將乳腺癌上皮組織高度異常表達(dá)的抗黏蛋白1(mucin 1, MUC1)單克隆抗體結(jié)合至微泡表面，發(fā)現(xiàn)其能很好地識(shí)別并黏附在乳腺癌細(xì)胞表面。Du等[23]制備具有VEGFR2和Her-2特異性靶點(diǎn)的新型雙靶向微泡，其在小鼠乳腺癌模型中的超聲成像信號(hào)顯著高于單靶向和非靶向微泡的成像信號(hào)。陳園園等[24]制備具有葉酸配體的靶向超聲造影劑，發(fā)現(xiàn)攜葉酸的靶向微泡具有特異結(jié)合MCF-7乳腺癌細(xì)胞的能力并可增強(qiáng)體外超聲成像信號(hào)。

3 靶向超聲造影治療乳腺癌的研究進(jìn)展

作為一種靶向治療載體，微泡可在超聲波的作用下破裂，并釋放藥物或基因進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)、血管壁、甚至組織間隙，促進(jìn)基因轉(zhuǎn)染和表達(dá)以及藥物在局部組織的高濃度釋放，從而達(dá)到對(duì)靶組織定向治療的目的；同時(shí)，微泡破裂時(shí)產(chǎn)生的空化作用可損傷細(xì)胞，抑制細(xì)胞增殖，促進(jìn)細(xì)胞凋亡[25]。隨著影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展，乳腺癌的治療已進(jìn)入新紀(jì)元。與傳統(tǒng)治療方法相比，靶向治療能夠更高效并選擇性地抑制腫瘤生長(zhǎng)，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡。

3.1 攜帶藥物的超聲造影劑在治療乳腺癌中的應(yīng)用 目前，超聲造影劑主要通過(guò)攜帶姜黃素、紫杉醇、阿霉素等藥物靶向治療乳腺癌。靜脈注射微泡后，微泡隨血液循環(huán)定位并結(jié)合在靶組織或靶器官，在超聲波的作用下，微泡攜帶的藥物定位釋放在靶組織或靶器官。這種定位釋放技術(shù)不但可減少藥物用量，還有利于提高藥物在病變組織中的濃度，進(jìn)而增強(qiáng)治療效果。Li等[26]報(bào)道，攜載姜黃素的微泡聯(lián)合低強(qiáng)度脈沖超聲可促進(jìn)乳腺癌MDA-MB-231細(xì)胞凋亡，提高姜黃素的抗腫瘤效果。Zhang等[27]制備的以碳納米管為載體、綴合紫杉醇及葉酸的新型多功能靶向微泡可顯著抑制乳腺癌MCF-7細(xì)胞增殖。Song等[28]通過(guò)改進(jìn)的雙乳液蒸發(fā)工藝與碳化二亞胺技術(shù)，將赫塞汀、超順磁性氧化鐵和紫杉醇共同嵌入微泡脂質(zhì)膜中，制備出具有超聲、磁共振和光聲三峰成像的多模態(tài)造影劑，顯著提高了對(duì)乳腺癌的靶向治療效果。姚元志等[29]制備的集葉酸受體、阿霉素、黑色素于一體的多功能造影劑不僅具有較好的體外超聲、光聲顯像能力，而且對(duì)MDA-MB-231乳腺癌細(xì)胞增殖有顯著抑制作用。

3.2 攜帶基因的超聲造影劑在乳腺癌治療中的應(yīng)用 基因治療成功與否的關(guān)鍵在于外源基因能否突破血管內(nèi)皮和細(xì)胞膜而與微泡連接。微泡在超聲波作用下破裂時(shí)產(chǎn)生空化作用，使血管內(nèi)皮細(xì)胞間隙增大，細(xì)胞膜通透性增加，有利于基因跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，提高基因轉(zhuǎn)染率，促進(jìn)基因在組織內(nèi)表達(dá)，抑制腫瘤生長(zhǎng)。Zhao等[30]制備了先鋒因子FOXA1負(fù)載卟啉的陽(yáng)離子超聲微泡造影劑，對(duì)乳腺癌小鼠靜脈注射此微泡造影劑后，其乳腺癌組織信號(hào)明顯增強(qiáng)。Ji等[31]將miRNA-133a基因與陽(yáng)離子微泡孵育一段時(shí)間后獲得的miRNA-133a微泡靜脈注射到MCF-7乳腺癌荷瘤小鼠體內(nèi)，同時(shí)給予超聲輻照，結(jié)果顯示荷瘤小鼠的腫瘤生長(zhǎng)被抑制，小鼠存活率提高。Dai等[32]在超聲引導(dǎo)下向大鼠乳腺癌瘤體內(nèi)注射超聲造影劑和p53基因(促進(jìn)p53表達(dá))，發(fā)現(xiàn)乳腺癌生長(zhǎng)被抑制。

4 問(wèn)題與展望

近年來(lái)，隨著靶向超聲造影技術(shù)的深入研究，其在乳腺癌中的應(yīng)用也展示出廣闊的前景。目前已有臨床級(jí)別的分子靶向造影劑應(yīng)用于人體乳腺癌的報(bào)道[20]。但靶向造影劑應(yīng)用于乳腺癌的診斷及治療仍面臨一些尚待解決的問(wèn)題：①如何制備更經(jīng)濟(jì)、更穩(wěn)定的靶向造影劑；②如何提高藥物或基因與微泡的結(jié)合率；③如何實(shí)現(xiàn)與靶組織更長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定結(jié)合；④如何實(shí)現(xiàn)載藥造影劑的靶向聚集以及所載基因的高表達(dá)；⑤攜帶藥物或基因的靶向造影劑在人體的安全性及有效性。對(duì)于上述問(wèn)題還需要進(jìn)一步研究與論證。