分子成像技術(shù)在卵巢癌診療中應(yīng)用的研究進(jìn)展

郭士鉑，李忠原，付鵬，欒廈，段純禹，趙長(zhǎng)久

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，哈爾濱 150001)

卵巢癌是最常見(jiàn)的婦科惡性腫瘤之一，卵巢癌早期大多無(wú)癥狀，確診時(shí)多屬晚期，因而是婦科癌癥相關(guān)死亡的主要原因之一[1]。臨床數(shù)據(jù)顯示，早期卵巢癌的5年生存率較晚期高[2]，因而盡早發(fā)現(xiàn)卵巢癌可能會(huì)提高卵巢癌患者的生存率。目前卵巢癌的診斷主要依據(jù)CT、經(jīng)陰道超聲、磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)以及血清生物學(xué)標(biāo)志物，但卵巢癌病灶較小，隱匿性強(qiáng)，上述檢查手段在卵巢癌檢測(cè)和定性方面存在明顯的局限性，對(duì)早期卵巢癌的檢出率并不理想[3]。目前卵巢癌的治療主要依賴外科細(xì)胞減滅術(shù)+化療，但易產(chǎn)生耐藥性，約1/4的卵巢癌確診患者對(duì)鉑類制劑不敏感[4-5]。多種分子成像技術(shù)的出現(xiàn)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)解剖學(xué)成像的缺陷。分子成像是一門基于傳統(tǒng)影像方法的新型成像技術(shù)，可在疾病早期進(jìn)行細(xì)胞和分子水平的診斷，同時(shí)對(duì)患者進(jìn)行手術(shù)和治療分層，評(píng)估腫瘤多種物質(zhì)的代謝情況，無(wú)創(chuàng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)腫瘤生物標(biāo)志物的表達(dá)水平[6]。分子影像技術(shù)在卵巢癌診斷和治療中廣泛應(yīng)用，部分新技術(shù)已轉(zhuǎn)化為臨床實(shí)踐，為卵巢癌的早期診斷和后續(xù)靶向治療提供了有效手段，提升了卵巢癌的早期檢測(cè)率和患者的總體生存率?，F(xiàn)就超聲成像、光學(xué)成像、核醫(yī)學(xué)成像以及MRI的分子成像技術(shù)在卵巢癌診療中的應(yīng)用進(jìn)行綜述，以期為卵巢癌的診療提供新思路。

1 超聲分子成像在卵巢癌診療中的應(yīng)用

傳統(tǒng)超聲成像通過(guò)接收處理回聲判斷臟器的位置、大小、形態(tài)，確定病灶的范圍和性質(zhì)，在日常診療中應(yīng)用十分廣泛，目前被認(rèn)為是區(qū)分良惡性卵巢病變的一線成像技術(shù)，準(zhǔn)確率高于90%[7]。傳統(tǒng)超聲檢查為非特異性影像技術(shù)，導(dǎo)致一些良性腫塊被切除，因此，有待開發(fā)具有特異性的、能夠精確顯示卵巢癌病灶的成像技術(shù)。

超聲分子成像實(shí)現(xiàn)了微觀細(xì)胞和分子層面的特異性靶向成像，已在卵巢癌診療中顯示出巨大潛力。糖類抗原125(carbohydrate antigen 125，CA125)過(guò)表達(dá)是上皮性卵巢癌的特征表現(xiàn)，能夠靶向CA125的超聲造影劑可能是一種有前途的補(bǔ)充策略。Gao等[8]應(yīng)用CA125靶向的回聲脂質(zhì)和表面活性劑穩(wěn)定的納米氣泡,用于CA125陽(yáng)性O(shè)VCAR-3人卵巢癌荷瘤小鼠的標(biāo)準(zhǔn)臨床對(duì)比諧波超聲成像。與非靶向納米泡相比，CA125靶向納米氣泡在腫瘤內(nèi)停留時(shí)間更長(zhǎng)，超聲回聲更高[8]。使用CA125抗體偶聯(lián)的納米氣泡超聲分子成像可能有助于提高上皮性卵巢癌的診斷率。

微泡除作為超聲成像的對(duì)比增強(qiáng)劑外，還可為卵巢癌切除手術(shù)提供幫助。激酶插入結(jié)構(gòu)域受體(kinase insert domain receptor，KDR)是腫瘤中新血管生成的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子之一，而血管生成在卵巢癌的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移中起著至關(guān)重要的作用。Willmann等[9]針對(duì)卵巢病變患者的試驗(yàn)(首先靜脈注射KDR微泡造影劑，隨后行超聲分子成像，最后手術(shù)切除病變)顯示,惡性卵巢病變對(duì)KDR微泡造影劑的耐受性良好，并表現(xiàn)出強(qiáng)烈的KDR靶向信號(hào)，而大部分良性病變中未見(jiàn)KDR靶向信號(hào)。

光聲成像是一種新興的利用生物分子(如血紅蛋白或黑色素)吸收光子后產(chǎn)生超聲波的成像模態(tài)，結(jié)合了光學(xué)成像和超聲成像的優(yōu)點(diǎn)。與光子相比，超聲波在生物組織中的散射較小，因此光聲成像能夠可視化機(jī)體深部的腫瘤。Liu等[10]成功制造出可作為靶向?qū)Ρ葎┑亩嘤猛救~酸靶向和氧/吲哚菁綠負(fù)載脂質(zhì)納米顆粒(folate-targeted and oxygen/indocyanine green-loaded lipid nanoparticles，F(xiàn)A-OINPs)，其能夠增強(qiáng)近紅外激光照射后的超聲成像/光聲成像雙模成像。同時(shí)，光聲動(dòng)力學(xué)/光熱介導(dǎo)的FA-OINPs具有強(qiáng)大的細(xì)胞毒性作用，能夠極大地促進(jìn)SKOV3細(xì)胞的凋亡或壞死。光聲動(dòng)力學(xué)/光熱介導(dǎo)的FA-OINPs在超聲成像/光聲成像雙模成像的指導(dǎo)下，既可提供用于疾病診斷的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)成像，又可提供靶向腫瘤治療的精確控制。

2 光學(xué)分子成像在卵巢癌診療中的應(yīng)用

光學(xué)成像正在成為生物醫(yī)學(xué)研究和臨床研究的強(qiáng)大工具，圍手術(shù)期使用熒光分子示蹤劑可將腫瘤組織可視化，既可改善手術(shù)效果，也可指導(dǎo)術(shù)后治療決策。理想的熒光分子探針由靶向部分(如腫瘤細(xì)胞高表達(dá)或特異表達(dá)的抗體、肽或配體)和熒光團(tuán)綴組成，可使用特定的光學(xué)成像系統(tǒng)進(jìn)行特異性成像。首次報(bào)道的卵巢癌臨床光學(xué)分子成像探針是van Dam等[11]應(yīng)用異硫氰酸熒光素標(biāo)記的葉酸，這種探針可以靶向葉酸受體α，由于葉酸受體α在90%～95%的上皮性卵巢癌表達(dá)增加，故熒光素標(biāo)記的葉酸可以在術(shù)中對(duì)腫瘤進(jìn)行特異性成像，有利于更徹底地切除腫瘤。Tummers等[12]應(yīng)用葉酸受體熒光現(xiàn)象介導(dǎo)術(shù)中治療，采用熒光成像發(fā)現(xiàn)了12例卵巢癌患者的57個(gè)病灶，切除惡性病灶44個(gè)，其中6個(gè)病灶在術(shù)前初步檢查中未發(fā)現(xiàn)。

近紅外光學(xué)成像的分辨率和信噪比高，可檢測(cè)組織表面以下的惡性細(xì)胞[13]。近紅外光譜中的光學(xué)分子示蹤劑有重要意義，Vahrmeijer等[13]基于近紅外熒光染料共軛的葉酸類似物合成了一種新型光學(xué)分子探針OTL-38，其可與葉酸受體α結(jié)合，在12例注射OTL-38的計(jì)劃行細(xì)胞減滅術(shù)的上皮性卵巢癌患者中，OTL-38在葉酸受體α陽(yáng)性腫瘤和轉(zhuǎn)移灶中累積，可檢出既往檢查和(或)觸診未發(fā)現(xiàn)的額外29%惡性病變。除葉酸受體α外，OTL-38還可與葉酸受體β結(jié)合，導(dǎo)致假陽(yáng)性熒光淋巴結(jié)的出現(xiàn)，隨后研究發(fā)現(xiàn)，上皮細(xì)胞黏附分子與葉酸受體α原發(fā)性腫瘤及其相應(yīng)轉(zhuǎn)移灶中的表達(dá)水平相似，且無(wú)OTL-38假陽(yáng)性淋巴結(jié)存在，故其可作為更合適的分子成像靶標(biāo)[14]。在靶向CA125分子探針的臨床試驗(yàn)中，F(xiàn)ung等[15]應(yīng)用化學(xué)酶法，用近紅外染料IRDye 800CW對(duì)靶向CA125的抗體B43.13的重鏈聚糖進(jìn)行位點(diǎn)修飾，通過(guò)近紅外熒光成像發(fā)現(xiàn)，ssB43.13-IR800可對(duì)異種移植小鼠模型中表達(dá)CA125的高級(jí)別漿液性卵巢癌進(jìn)行成像，經(jīng)離體分析證實(shí)，ssB43.13-IR800可結(jié)合并鑒定高級(jí)別漿液性卵巢癌的原發(fā)腫瘤和轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)樣本中的CA125細(xì)胞。

3 核醫(yī)學(xué)分子成像在卵巢癌診療中的應(yīng)用

核醫(yī)學(xué)分子成像包括單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像和正電子發(fā)射斷層成像(positron emission tomography，PET)，是分子成像技術(shù)中獲得較多臨床轉(zhuǎn)化的成像方法。核醫(yī)學(xué)分子成像作為一種功能成像，可將腫瘤的生理生化過(guò)程可視化，以非侵入性的方式提供全身圖像，評(píng)估機(jī)體內(nèi)部的異質(zhì)性，并可重復(fù)掃描以監(jiān)測(cè)治療反應(yīng)。

3.1代謝成像 應(yīng)用最普遍的代謝成像是利用18F-脫氧葡萄糖(fluorodeoxyglucose，F(xiàn)DG)進(jìn)行的葡萄糖代謝成像。18F-FDG PET/CT可用于明確疾病臨床分期、療效評(píng)估以及復(fù)發(fā)監(jiān)測(cè)。但18F-FDG PET也存在局限性，需要鑒別與卵巢癌囊性相關(guān)假陰性以及炎癥和良性腫塊引起的假陽(yáng)性。18F-脫氧胸腺嘧啶核苷可參與DNA的合成過(guò)程，PET可反映細(xì)胞增殖程度。對(duì)細(xì)胞減滅術(shù)前卵巢癌患者行18F-脫氧胸腺嘧啶核苷PET檢查發(fā)現(xiàn)，與良性組織相比，惡性腫瘤對(duì)18F-脫氧胸腺嘧啶核苷的攝取更高，且與Ki67標(biāo)記指數(shù)相關(guān)[16]。

3.2受體成像 為了克服18F-FDG的局限性，開發(fā)了新一代放射性示蹤劑，且部分已經(jīng)轉(zhuǎn)化到臨床中。放射性示蹤劑通過(guò)靶向卵巢癌細(xì)胞表面或細(xì)胞內(nèi)過(guò)表達(dá)的受體提供非入侵性、實(shí)時(shí)全身有關(guān)卵巢腫瘤受體狀態(tài)的信息，利用這些信息可對(duì)患者進(jìn)行分層，制訂治療計(jì)劃或監(jiān)視治療效果[14]。以葉酸為靶向受體的分子探針在臨床轉(zhuǎn)化中取得了較好的效果，111In-二亞乙基三胺五乙酸-葉酸和99Tcm-etarfolatide已顯示出診斷卵巢癌和根據(jù)葉酸表達(dá)水平分析患者的可能性[17-18]。靶向葉酸受體的分子探針18F-AzaFol目前正在進(jìn)行首次人體試驗(yàn)(NTC03242993)評(píng)估，該試驗(yàn)研究了18F-AzaFol在葉酸受體陰性和陽(yáng)性卵巢癌患者體內(nèi)的生物分布和葉酸受體特異性腫瘤檢測(cè)。Boss和Ametamey[19]的研究顯示，在大部分葉酸受體α陽(yáng)性腫瘤中，18F-AzaFol的攝取具有高特異性。此外，雌激素受體α也已用于臨床研究中。檢測(cè)16α-18F-17β-雌二醇PET評(píng)估卵巢癌病變中雌激素受體α狀態(tài)的研究顯示，18F-16α-18F-17β-雌二醇PET能夠提供有關(guān)腫瘤雌激素受體α狀態(tài)的可靠信息[20]。

聚ADP核糖聚合酶1(poly ADP-ribose polyme-rase-1，PARP1)是DNA單鏈斷裂的早期傳感器之一，與健康細(xì)胞不同，快速增殖的癌細(xì)胞處于較高復(fù)制狀態(tài)下，基因組不穩(wěn)定導(dǎo)致PARP1過(guò)表達(dá)，針對(duì)PARP1抑制劑的研究發(fā)展迅速，測(cè)定PARP1的表達(dá)可能有助于預(yù)測(cè)對(duì)PARP1抑制劑治療的反應(yīng)，根據(jù)PARP1的表達(dá)制訂治療方案可能有助于改善卵巢癌患者的預(yù)后[21]。18F-FTT(fluorthanatrace)可有效靶向PARP1，曾接受化療卵巢癌患者使用18F-FTT的Ⅰ期試驗(yàn)報(bào)告顯示，腫瘤高18F-FTT攝取與鉑治療耐藥正相關(guān)[22]。最近，Li等[23]應(yīng)用68Ga標(biāo)記DOTA(1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷-1,4,7,10-四羧酸)偶聯(lián)的一種5-氨基酸肽TMVP1，其可以靶向腫瘤周圍和淋巴結(jié)過(guò)表達(dá)的血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體-3，注射68Ga-DOTA-TMVP1的健康志愿者和婦科惡性腫瘤患者的全身PET/CT顯示，在復(fù)發(fā)性卵巢癌和宮頸癌的患者中，大部分腫瘤部位的示蹤劑蓄積水平遠(yuǎn)高于背景水平，特別是復(fù)發(fā)性內(nèi)皮竇腫瘤。68Ga-DOTA-TMVP1可作為一種評(píng)估復(fù)發(fā)性卵巢癌血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體-3水平的無(wú)創(chuàng)放射性示蹤劑，具有良好的診斷前景。

3.3免疫成像 惡性腫瘤的免疫治療，特別是針對(duì)免疫檢查點(diǎn)的治療，是近年來(lái)研究的重點(diǎn)。針對(duì)細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4和程序性細(xì)胞死亡受體1的單克隆抗體已經(jīng)顯示出抗腫瘤活性。有研究開發(fā)了針對(duì)小鼠程序性細(xì)胞死亡受體1的64Cu標(biāo)記抗體，并且可用PET檢測(cè)腫瘤中程序性細(xì)胞死亡受體1的表達(dá)[24]。單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像術(shù)顯示，111In-程序性細(xì)胞死亡配體1在表達(dá)程序性死亡配體的荷瘤裸鼠模型中顯示出特異性的攝取，表明111In-程序性細(xì)胞死亡受體1可無(wú)創(chuàng)顯示體內(nèi)程序性細(xì)胞死亡受體1在腫瘤中表達(dá)的可行性[25]。99Tcm標(biāo)記的人表皮生長(zhǎng)因子受體-2親和體ZHER2：342被成功用于監(jiān)測(cè)曲妥珠單抗在SKOV3異種移植模型中的療效[26]。Niu等[27]研究表明，64Cu-DOTA-曲妥珠單抗的攝取可用于監(jiān)測(cè)阿螺旋霉素治療的反應(yīng)。CUB結(jié)構(gòu)域包裹蛋白1是一種癌癥相關(guān)的表面蛋白，可促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。Harrington等[28]研究表明，使用89Zr標(biāo)記的CUB結(jié)構(gòu)域包裹蛋白1抗體10D7后，通過(guò)PET能夠檢測(cè)小鼠皮下和腹膜內(nèi)的異種移植卵巢癌，甚至可檢出直徑<3 mm的腫瘤組織。此外，細(xì)胞毒素偶聯(lián)的10D7在體內(nèi)外均能有效抑制表達(dá)CUB結(jié)構(gòu)域包裹蛋白1的卵巢癌細(xì)胞生長(zhǎng)。

目前，核醫(yī)學(xué)分子成像技術(shù)逐漸成熟,在受體研究和基因研究方面具有巨大的應(yīng)用潛力，尤其在靶向受體或免疫的核素診斷與治療中，使以診斷為主的分子影像技術(shù)向核素分子影像診斷與核素治療一體化的方向發(fā)展，為臨床診斷和治療提供更多的可能性。

4 磁共振分子成像在卵巢癌診療中的應(yīng)用

MRI具有良好的軟組織分辨率、無(wú)創(chuàng)性和無(wú)電離輻射等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于臨床診斷，尤其在卵巢癌診斷中的實(shí)用價(jià)值良好，其區(qū)分良惡性卵巢病變的準(zhǔn)確率為83%～93%[29]。此外，還可通過(guò)彌散加權(quán)成像、動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)和磁共振波譜等進(jìn)行磁共振功能成像[30]。

磁共振分子成像是將MRI與特定的磁共振分子成像試劑結(jié)合使用，通過(guò)使用特異性成像探針靶向腫瘤細(xì)胞，不僅改善了惡性腫瘤成像的特異性和敏感性，提高了惡性腫瘤的早期診斷率，還可實(shí)時(shí)監(jiān)控分子探針遞送治療藥物的代謝過(guò)程。目前常用的外源性磁共振靶向探針包括順磁性金屬離子釓Gd為基礎(chǔ)的陽(yáng)性對(duì)比劑探針和以超順磁性氧化鐵為基礎(chǔ)的陰性對(duì)比劑探針。

4.1T1陽(yáng)性對(duì)比劑 以釓為基礎(chǔ)的順磁性分子探針能產(chǎn)生T1加權(quán)成像高強(qiáng)度信號(hào)，可對(duì)微小解剖結(jié)構(gòu)的病灶進(jìn)行成像。聚乳酸-乙醇酸納米顆粒是一種新型納米顆粒，可同時(shí)向腫瘤細(xì)胞輸送硼-姜黃素復(fù)合物和兩親性釓絡(luò)合物[31]。釓可運(yùn)輸能被MRI檢測(cè)到的體內(nèi)納米顆粒，這些納米顆粒通過(guò)葉酸受體靶向卵巢癌細(xì)胞。研究表明，中子治療與姜黃素細(xì)胞毒性相結(jié)合會(huì)產(chǎn)生協(xié)同作用，中子照射時(shí)，姜黃素的存在會(huì)提高細(xì)胞死亡率，顯著降低存活細(xì)胞的增殖，改善治療效果[31]。

4.2T2陰性對(duì)比劑 磁性氧化鐵納米顆粒具有良好的生物相容性、惰性和磁性，特別是超順磁性氧化鐵納米粒子(superparamagnetic iron oxide nanoparticles，SPIONs)，在磁共振分子成像中具有巨大的應(yīng)用前景。Luong等[32]開發(fā)了一種以SPIONs為核心組成的多價(jià)納米載體，該載體裝載了一種極具潛力的抗癌劑3,4-二氟亞芐基姜黃素，并用葉酸-聚酰胺-胺樹狀大分子修飾，這個(gè)納米粒子在葉酸受體高表達(dá)的卵巢癌細(xì)胞SKOV3中顯示出較高的對(duì)比度和抗癌活性，與非靶向粒子相比，該納米顆粒在細(xì)胞內(nèi)聚集，且治療效果較好。SPIONs-C595作為核磁共振納米造影劑檢測(cè)卵巢癌細(xì)胞的靈敏度很高。Shahbazi-Gahrouei和Abdolahi[33]將C595單克隆抗體與SPIONs偶聯(lián)，制備了新型MRI納米探針SPIONs-C595，其能夠靶向大部分卵巢癌細(xì)胞表達(dá)的黏蛋白受體，表明SPIONs-C595對(duì)黏蛋白受體陽(yáng)性卵巢癌細(xì)胞OVCAR3具有較高的靶向性和親和力。

5 小結(jié)與展望

近年來(lái)，隨著人們對(duì)卵巢癌病因和分子特征的了解，分子成像在卵巢癌診斷和治療中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，很多有前途的成像策略已經(jīng)對(duì)臨床診療產(chǎn)生影響。隨著研究的深入，新的卵巢癌生物標(biāo)志物不斷涌現(xiàn)，靶向這些生物標(biāo)志物的分子成像劑不僅可作為識(shí)別腫瘤類型，還可選擇個(gè)性化靶向治療方法，并提供解剖和功能信息的混合成像系統(tǒng)(如PET/磁共振成像)已在卵巢癌診療中顯示出潛力。未來(lái)分子成像技術(shù)在卵巢癌的臨床前研究和臨床管理中將發(fā)揮更重要的作用。