临床前动物模型中的肿瘤成像

成像方法对于人类实体瘤的诊断和预后监测至关重要。 CT（计算机断层扫描）、MRI和PET等方法广泛应用于人类，这些方法在分辨率、灵敏度和数据分析等方面不断提高。据近期报道，人工智能可以改善对皮肤、乳房和头颈部等不同实体瘤的检测1。此外，MRI 和 PET 等不同成像方式的结合已被证明可以提高肿瘤检测的准确性1。基于协议、示踪剂和数据分析方法的转化价值，使用无创成像来检测和监测临床前肿瘤动物模型中的肿瘤正被广泛使用2。与人类类似，多模态临床前成像可用于获取包括大小、形态、代谢活动、脉管系统和炎症在内的各种肿瘤特征数据 2。

临床前成像方法可分为以下类型：MRI、CT、超声、光声 (PAT) 成像、PET、SPECT 和光学成像（荧光和生物发光成像）2,3。 MRI 被认为是成像方式的黄金标准，并已被证明具有最佳的组织分辨率，可以通过特定示踪剂来增强2。此外，各种 MRI 子类型专门用于测量特定特征，例如，可以通过功能性组织氧水平依赖性 MRI 来测量组织氧水平，监测对放射治疗的反应2。使用钆螯合物等造影剂可以使肿瘤中血管结构的变化可视化，此外，也有研究用基于钆的造影剂来识别肿瘤细胞中的细胞表面受体2。某些成像方法更适合特定的组织类型——例如，由于空气和肺部组织出色的对比度，CT 成像是识别肺部病变的最佳方法2。临床上，超声成像是检测人类和动物模型中胰腺癌的首选方法。在临床前，超声波还被用来指导原位模型开发，帮助研究人员将细胞注射到正确的组织空间2，且可与 PAT 成像相结合，提供肿瘤的生理数据。 PAT 成像的基本原理是使用短激光脉冲照射肿瘤组织，导致热诱导组织膨胀，从而产生声波4。声波可以使用超声波来测量4。

PET 成像用于监测代谢活动、脉管系统等的生理变化，并使用 18F-氟脱氧葡萄糖 (FDG) 等放射性标记示踪剂来监测肿瘤中的葡萄糖摄取。 由于肿瘤比周围组织代谢更活跃，18F-FDG PET 成像是监测肿瘤大小和评估治疗干预后肿瘤代谢变化的有用方法5。虽然 18F-FDG 是最知名的示踪剂，但 PET 成像可以使用多种放射性药物示踪剂进行，而且一些示踪剂还可以用于使用伽马相机而不是正电子发射扫描仪的 SPECT 成像。 使用 PET 和 SPECT 成像的主要优势之一是放射性标记示踪剂可用于监测特定接收表达水平或生理标记2。 例如，18F-氟胸苷可用于监测肿瘤中的 DNA 合成和细胞增殖。 基于对免疫肿瘤学的关注，“免疫 PET”已成为一种特定的成像方法，可以用放射性药物示踪剂标记选择受体靶点的抗体或 T 细胞靶向分子，以监测对特定检查点抑制剂疗法的反应2,5 。 据报道，此类示踪剂的一种是 64Cu 标记的 Axl 抗体，用于监测 hsp90 抑制剂 (17-AAG) 下调三阴性乳腺癌中 Axl 调节的功效6。

荧光和生物发光等体内光学成像方法需要将荧光标签或荧光素酶插入肿瘤细胞或治疗方式2。 这些标签可以插入微生物、病毒、抗体、肽等中，因此无创发光成像是追踪动物模型中肿瘤细胞或治疗方式的一种简单方法。 虽然临床前研究中使用了几种荧光蛋白，但问题是，特定组织中的自发荧光可能会掩盖或干扰荧光信号2。 使用荧光素酶报告基因的生物发光成像在临床前体内研究中很受重视。研究人员正在积极研发更灵敏的荧光素酶，这些酶具有更高的催化活性和改良发射信号7

总之，有几种成像方式可用于无创监测肿瘤的发展，治疗反应也可以很好地转化为临床。

参考文献:

¹https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8945965/

²https://aacrjournals.org/cancerres/article/81/5/1189/649702/Preclinical-Applications-of-Multi-Platform-Imaging

³https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3687654/

⁴https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6515147/#

⁵https://www.itnonline.com/article/role-pet-imaging-preclinical-oncology

⁶https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29097911/

⁷https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acschembio.1c00549