乳腺癌分子成像的應(yīng)用價(jià)值

葛潔 王健 曹旭晨*

乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤之一，近期對我國惡性腫瘤發(fā)病和死亡分析的研究顯示乳腺癌占女性發(fā)病率第1位，每年新發(fā)病例約27.9萬，居女性惡性腫瘤死亡率的第4位[1]。因此，早期準(zhǔn)確診斷及評估其侵襲性，是影響乳腺癌病人預(yù)后至關(guān)重要的因素。傳統(tǒng)影像檢查包括X線、CT、MRI、超聲等，是依賴于乳腺解剖學(xué)改變的結(jié)構(gòu)成像，因此在乳腺癌的早期診斷中具有一定的滯后性。分子成像是結(jié)合醫(yī)學(xué)影像技術(shù)學(xué)、分子生物學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多學(xué)科的一門新的學(xué)科，最早由Weissleder提出，主要應(yīng)用影像技術(shù)對活體組織的分子水平變化進(jìn)行定性及定量分析，從而達(dá)到診斷的目的。目前，分子成像技術(shù)主要包括超聲分子成像、MR分子成像、放射性核素分子成像及光學(xué)分子成像。

由于惡性腫瘤的異質(zhì)性，導(dǎo)致乳腺癌病人對治療方式的敏感性具有較大的差異。而通過分子靶向探針對乳腺癌分子分型有利于乳腺癌的診斷及療效評估，因此明確乳腺癌的分子分型具有重要意義。根據(jù)乳腺癌分子標(biāo)志物[人表皮生長因子受體2（human epidermal growth factor receptor 2,HER2）、雌激素受體（estrogen receptor,ER）、孕激素受體（progesterone receptor,PR）]的表達(dá)水平及生物學(xué)特性，將乳腺癌的分子分型分為以下5型：Luminal A型（ER+和/或 PR+、HER2－、Ki67＜14%）、Luminal B 型（ER+ 和/或 PR+ 、HER2－/過 表 達(dá) 、Ki67≥14% ）、HER2 陽性型（HER2 過表達(dá)、ER－和 PR－）、基底樣型/三陰型（ER－和 PR－、HER2－）及其他特殊類型乳腺癌[2]。早期研究[3]顯示ER+及HER2－的乳腺癌病人的預(yù)后較好，三陰性乳腺癌病人預(yù)后較差。

1 超聲分子成像

近年來，超聲分子成像已用于乳腺癌、胰腺癌、卵巢癌等疾病的早期診斷，其診斷準(zhǔn)確性明顯優(yōu)于常規(guī)超聲。超聲對比劑主要包括靶向超聲微泡和非靶向超聲微泡。超聲分子成像技術(shù)主要運(yùn)用靶向超聲微泡與乳腺癌中高表達(dá)的靶分子特異性結(jié)合從而實(shí)現(xiàn)對血管或細(xì)胞成像。此外，還有攜帶治療藥物或基因的超聲微泡，其不僅能用于腫瘤成像還可用于治療。

靶向微泡表面含有特異性受體的配體或特異性抗原的抗體，能選擇性地與特定的受體或抗原相結(jié)合，從而用于疾病的診斷。近年來，有研究者[4]將跨膜蛋白B7－H3（也稱CD276）作為超聲微泡靶向分子。B7－H3是B7家族成員之一，其高表達(dá)被認(rèn)為是早期區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，晚期疾病和總體惡化預(yù)后的預(yù)測因子[4－5]。Bachawal等[5]在乳腺癌小鼠模型上使用了B7－H3靶向微泡進(jìn)行超聲分子成像，研究證實(shí)B7－H3超聲微泡與小鼠體內(nèi)的B7－H3能夠特異性結(jié)合，并發(fā)現(xiàn)乳腺癌組織B7－H3靶向微泡的成像信號顯著高于正常乳腺組織。但B7－H3靶向微泡超聲成像信號與乳腺癌分子分型及病人預(yù)后的相關(guān)研究尚未見報(bào)道。有研究[6]顯示可生物降解的靶向微泡聚合物（BPC－NB－PNBL－NPY）在乳腺癌中具有應(yīng)用價(jià)值，但是現(xiàn)階段臨床上使用的超聲對比劑主要以非靶向微泡為主，而用于癌癥成像的特異性靶向微泡仍處于臨床前研究。

攜帶藥物或基因的微泡在乳腺癌的靶向治療中具有較好的應(yīng)用前景，其在超聲波的驅(qū)動(dòng)下向靶組織運(yùn)載藥物，由于微泡受到超聲的瞬態(tài)空化效應(yīng)發(fā)生破裂，從而釋放藥物進(jìn)入鄰近的腫瘤細(xì)胞中[7]。隨著乳腺癌分子生物學(xué)機(jī)制研究的深入，乳腺癌超聲靶向微泡破壞（ultrasound－targeted microbubble destruction,UTMD）治療越來越受到關(guān)注。Ji等[8]研究證實(shí)UTMD能夠安全、有效且具有針對性地將微小RNA遞送到靶組織。Kobus等[9]將HER2陽性且發(fā)生腦轉(zhuǎn)移的乳腺癌病人的癌細(xì)胞 （MDA－MB－361）接種到30只裸鼠上，通過聚焦超聲聯(lián)合超聲微泡瞬時(shí)破壞血腦屏障來改善治療，結(jié)果顯示治療期間聚焦超聲聯(lián)合超聲微泡治療組能夠有效抑制腦轉(zhuǎn)移乳腺癌的生長。這些研究顯示超聲微泡靶向治療可將化療藥物靶向傳遞到癌組織，能提高腫瘤局部的藥物濃度，增強(qiáng)化療藥的療效，減輕病人因化療所致的全身不良反應(yīng)；超聲微泡還可將外源性基因或單克隆載體導(dǎo)入乳腺癌細(xì)胞。未來UTMD有望成為乳腺癌病人新的治療方式[10]。

2 MR分子成像

與物理檢查、乳腺鉬靶和超聲相比，MRI對浸潤性乳腺癌和導(dǎo)管原位癌的診斷具有更高的敏感度[11]，而且對其浸潤程度具有獨(dú)特的診斷價(jià)值。一項(xiàng)納入了44項(xiàng)研究的Meta分析[12]顯示MRI對乳腺癌診斷的敏感度約為90%，特異度為72%。另一項(xiàng)Meta分析[13]顯示，與常規(guī)影像檢查相比，MRI對多灶性乳腺癌的檢出具有更高的敏感度。動(dòng)態(tài)增強(qiáng)MRI（DCE－MRI）是診斷和監(jiān)測乳腺癌的有效方法，其利用藥物代謝動(dòng)力學(xué)模型來量化血管與間質(zhì)之間對比劑交換，并分析活體內(nèi)腫瘤血流量、微血管和毛細(xì)血管通透性的變化[14]。DCE－MRI不僅能夠描繪腫瘤組織的整個(gè)生物學(xué)特征，還可顯示周圍淋巴結(jié)受累情況、腫瘤是否侵犯鄰近胸壁組織，并檢測出一些隱匿性乳腺癌病灶。乳腺癌MRI應(yīng)用指南中包括了對已確診為乳腺癌病人的疾病程度的評估、高危病人乳腺癌的篩查、對新確診的乳腺癌病人對側(cè)乳腺的篩查及新輔助化療（neoadjuvant chemotherapy,NAC）療效的評估[15]。

隨著多種有效的特異性分子探針，如氧化鐵顆粒、Gd螯合物及脂質(zhì)體等對比劑的問世，MR分子成像得到了發(fā)展。在一項(xiàng)以釓特酸葡胺（gadoterate meglumine,Gd－DOTA）為載體，與胱氨酸－精氨酸－谷氨酸－賴氨酸－丙氨酸的五肽分子結(jié)合形成靶向MR對比劑的研究中，采用動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)了該對比劑對轉(zhuǎn)移性腫瘤具有高度的對比增強(qiáng)作用，能夠檢測到直徑＜0.5 mm的微小轉(zhuǎn)移灶[16]。此外，由于ER在大多數(shù)乳腺癌組織中過度表達(dá)，其表達(dá)水平可作為預(yù)測病人預(yù)后的主要因素之一。Pais等[17]將17β－雌二醇（EPTA GD）或他莫昔芬（TPTA GD）偶聯(lián)到四甲基吡啶乙酸釓螯合物（PTA Gd）載體上，獲得了新的ER靶向探針。該靶向分子探針在體內(nèi)特異性與ER相結(jié)合，能用于評估乳腺癌病灶中ER的表達(dá)水平。近年來，研究發(fā)現(xiàn)趨化因子受體4（C－X－Cmotif chemokine receptor 4，CXCR 4）在正常乳腺組織及乳腺癌組織中均表達(dá)，但其表達(dá)量會(huì)隨病灶惡性程度增加而增加，與乳腺癌的侵襲性密切相關(guān)。朱等[18]以CXCR4為靶點(diǎn)合成了特異性探針超小超順磁性氧化鐵顆粒（USPIO），并在乳腺癌細(xì)胞株MCF-7內(nèi)進(jìn)行體外實(shí)驗(yàn)，證實(shí)USPIO具有特異性靶向結(jié)合能力。目前，由于腫瘤MR靶向?qū)Ρ葎┖铣傻某杀具^高，這類對比劑主要在實(shí)驗(yàn)室研究中應(yīng)用，但這類對比劑具有較高的穩(wěn)定性、特異性和親和力，未來有望在腫瘤的檢測中發(fā)揮重要作用。

3 放射性核素分子成像

放射性核素分子成像包括單光子發(fā)射體層成像（SPECT）、正電子發(fā)射體層成像 （PET）/CT、正電子發(fā)射乳腺成像（positron emission mammography,PEM）、PET/MRI，它們在乳腺癌的診斷、監(jiān)測及預(yù)后評估中均具有重要價(jià)值。

放射性顯像劑99Tcm-甲氧基異丁基異腈（99Tcmmethoxyisobutylisonitrile,99Tcm-MIBI）及18F-氟代脫氧葡萄糖（18F-fluorodeoxyglucose,18F-FDG）是最早應(yīng)用于臨床的顯像劑，也是目前臨床應(yīng)用最廣泛的顯像劑。早期研究顯示99Tcm-MIBI及18F-FDG對小于1 cm病灶的診斷敏感度分別為48.2%、68%，對大于1 cm病灶的敏感度分別為74.2%、92%[19-20]；18F-FDG PET/CT對腋窩淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的敏感度為44%～67%[21]。由此可見，99Tcm-MIBI及18F-FDG 對大病灶的敏感度較高，但對于小病灶及腋窩淋巴結(jié)的敏感度較低。還有研究者[22]認(rèn)為18F-FDGPET/CT對乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的敏感性較低，故不推薦單獨(dú)使用。因此，其在乳腺癌診斷中的應(yīng)用價(jià)值備受爭議。但也有研究者[23]認(rèn)為18F-FDGPET/CT能夠評估淋巴結(jié)情況，發(fā)現(xiàn)一些隱匿性的病灶及診斷病人的全身情況，可以改變?nèi)橄侔┎∪说呐R床分期，為臨床選擇治療方式提供參考。另一方面，近年來研究[24]表明腫瘤對18F-FDG攝取增加的程度與腫瘤的惡性程度呈正相關(guān)，即18F-FDG攝取越高腫瘤惡性程度越高。乳腺癌病人18F-FDG攝取相關(guān)的代謝參數(shù)研究發(fā)現(xiàn)，NAC治療前后最大標(biāo)準(zhǔn)化攝取值（maximum standard uptakevalue,SUVmax）的變化可以評估NAC是否有效。

但由于18F-FDG并非特異性腫瘤顯像的分子探針，炎性或某些良性腫瘤也可以表現(xiàn)為18F-FDG的高攝取。近年來，研究人員開發(fā)了新的PET分子探針，目前報(bào)道的有胸苷類似物（18F-FLT）、表皮生長因子類 （64Cu-曲妥珠單抗）、雌激素受體類 （18FFES）、孕激素受體類 （18F-FFNP）、乏氧類 （18FFMISO）等。其中，18F-FLT可用于增殖成像，在體內(nèi)主要由平衡型核苷轉(zhuǎn)運(yùn)載體1（equilibrative nucleoside transporter,ENT1）將其從細(xì)胞外轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞內(nèi)。研究[25]表明，ENT1在乳腺癌中的表達(dá)水平與病人的預(yù)后相關(guān)。因此，18F-FLT攝取值的變化在一定程度上可能反映了乳腺癌的侵襲性，有研究[26]表明FLT顯像可用于乳腺癌病人分期及早期預(yù)測病人對化療敏感性。但18F-FLTPET有一定的局限性，其在正常肝臟和骨髓表現(xiàn)為高攝取。因此，在乳腺癌病人發(fā)生肝臟和/或骨髓轉(zhuǎn)移時(shí)18F-FLTPET的應(yīng)用價(jià)值有限。HER2屬于表皮生長因子受體家族成員，其具有受體酪氨酸激酶活性，HER2陽性表達(dá)提示乳腺癌惡性程度較高，預(yù)后較差。曲妥珠單抗是臨床上常用的HER2陽性乳腺癌病人的靶向治療藥物。Mortimer等[27]用64Cu標(biāo)記的曲妥珠單抗作為新型分子探針對乳腺癌病人進(jìn)行PET/CT檢查，并結(jié)合了病人的免疫組化結(jié)果，證實(shí)64Cu-曲妥珠單抗的攝取程度與病人HER2表達(dá)狀態(tài)密切相關(guān)。類似的分子探針18F-FES、18F-FFNP能分別與乳腺癌ER、PR特異性靶向結(jié)合，根據(jù)腫瘤組織對靶向探針的攝取程度可以判斷病人原發(fā)病灶及轉(zhuǎn)移病灶ER、PR的表達(dá)水平，從而篩選出適合內(nèi)分泌治療的病人，為其制定個(gè)體化治療方案并預(yù)測其療效，同時(shí)還可用于監(jiān)測內(nèi)分泌治療的療效及耐藥情況。

PET/CT在乳腺癌的診斷中雖具有一定優(yōu)勢，但對小病灶的檢出并不敏感。PEM是目前最廣泛使用的乳腺PET系統(tǒng)，已經(jīng)在美國、拉丁美洲和亞洲的50多個(gè)站點(diǎn)安裝[28]。PEM較PET具有更高的分辨率和敏感度，能夠檢出一些乳腺癌的小病灶。有研究者[29]對比研究PEM和全身PET對乳腺癌診斷的敏感性，證實(shí)PEM在乳腺癌小病灶中診斷的敏感度明顯優(yōu)于全身PET顯像 （分別為66.7%、13.3%）。此外，PET/MRI將PET葡萄糖代謝的功能信息與MRI的結(jié)構(gòu)、功能成像信息相結(jié)合，在提高軟組織對比度、提供多序列參數(shù)信息等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢[30]。有研究[31]表明PET/MRI對腫瘤治療決策的影響可能優(yōu)于PET/CT。Melsaether等[32]采用前瞻性實(shí)驗(yàn)比較了PET/MRI及PET/CT對乳腺癌病人病灶的檢出率，發(fā)現(xiàn)PET/MRI對肝臟及骨組織中轉(zhuǎn)移灶的敏感度優(yōu)于PET/CT，但PET/CT對發(fā)現(xiàn)肺轉(zhuǎn)移灶的敏感度更高。Pinker等[33]在多參數(shù)PET/MRI鑒別乳腺良惡性病變可行性的研究中，發(fā)現(xiàn)PET/MRI有利于乳腺良、惡性病變的診斷，并減少不必要的乳腺活檢。此外，PET/MRI用于評估NAC反應(yīng)，在指導(dǎo)個(gè)體化治療的研究中也體現(xiàn)了優(yōu)勢[34]。

4 光學(xué)分子成像

光學(xué)分子成像應(yīng)用能與體內(nèi)靶分子特異性結(jié)合的生物熒光分子探針進(jìn)行顯像，并通過體外相關(guān)的成像設(shè)備獲得靶分子顯像圖。近年來，光學(xué)分子成像已被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域,如藥物開發(fā)、臨床實(shí)踐等[35]。

光學(xué)分子成像技術(shù)在指導(dǎo)外科手術(shù)上具有重要的優(yōu)勢[36]。乳腺導(dǎo)管原位癌因不能被觸及，在手術(shù)中常難以完全切除，多數(shù)情況下需要二次切除。目前，有研究者[37]發(fā)現(xiàn)噬菌體能夠選擇性地結(jié)合具有特異性碳酸酐酶Ⅸ胞外結(jié)構(gòu)域的納米體；另有研究者[38]使用以低氧為標(biāo)記的靶向熒光探針（碳酸酐酶Ⅸ）使乳腺導(dǎo)管原位癌可視化。van Brussel等[39]研究發(fā)現(xiàn)光學(xué)分子成像技術(shù)能夠用于小鼠乳腺導(dǎo)管原位癌術(shù)前和術(shù)中的監(jiān)測，使根治性切除乳腺導(dǎo)管原位癌成為可能。利用這一成像技術(shù)，外科醫(yī)生有望在術(shù)中區(qū)分腫瘤組織和正常組織，指導(dǎo)手術(shù)方案。此外，光學(xué)成像還可以用于分子熒光病理學(xué)對穿刺活檢及手術(shù)標(biāo)本進(jìn)行表型檢測。

5 展望

分子成像概念的提出至今不足20年，卻備受研究者們關(guān)注。分子成像在乳腺癌生長動(dòng)力學(xué)評估、微血管浸潤情況、基因表型檢測及放化療反應(yīng)評估等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢。在診斷方面，分子成像較傳統(tǒng)影像檢查方法具有更高的檢出率，MRI、PET等逐漸被用于乳腺癌病人治療前的評估。在治療方面，分子成像能夠監(jiān)測病灶對放化療的敏感性，有利于實(shí)現(xiàn)個(gè)體化治療，UTMD的研究為乳腺癌病人提供了新的用藥途徑和方法。此外，分子成像還能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、精確、動(dòng)態(tài)的醫(yī)學(xué)成像，用于指導(dǎo)臨床手術(shù)?？傊?，分子成像在乳腺癌的臨床應(yīng)用中具有良好的前景，有助于臨床實(shí)現(xiàn)個(gè)體化和精準(zhǔn)治療。但由于腫瘤具有異質(zhì)性，在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中分子表達(dá)及其表型均可發(fā)生變化，因此分子成像技術(shù)的臨床應(yīng)用仍有許多問題亟需解決，如特異性乳腺癌分子探針的研發(fā)、分子探針的安全性等。