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新型成像技术或将不断推进癌症深入研究

来源:生物谷 2017-04-25 09:02

随着癌症筛查工具的不断涌现,新型的癌症成像技术也给科学家们在癌症诊断及判断患者对药物的反应等相关领域带来了极大帮助,当然这对于改善癌症患者未来的治疗或许意义深远。基于强大的癌症成像技术,研究人员就能够更加快速地发现患者机体中的癌症;同时也能够对癌细胞的一举一动进行实时监测,当然有些成像技术也能够帮助研究者预测患者对癌症药物应答。

那么近年来,新型癌症成像技术到底是如何促进科学家们在癌症领域进行深度研究的呢?本文中小编对相关的研究报道进行了整理,与各位一起学习!

【1】Nat Methods:新型成像技术或可加速对癌症的研究

doi:10.1038/nmeth.2869

癌症是第二大引发瑞士人死亡的原因,但开发治疗癌症的疗法却非常困难,比如说一种肿瘤其可能会包含有不同类别的肿瘤细胞亚群,每一种亚群可能都会有自己的特性以及对疗法不同的反应。近日,刊登在国际杂志Nature Methods上的一篇研究论文中,来自瑞士苏黎世大学的研究人员通过研究开发了一种新型技术,其可以帮助研究者清晰观察到来自癌症病人样品组织中的肿瘤细胞。

研究者Bernd Bodenmiller表示,使用这种新型技术就可以通过成像的方法来对样本肿瘤细胞进行成像,这种技术是基于医院常用的技术,但是又稍有改进,其一就是使用纯金属同位素来代替染料对生物标志物进行可见,生物标记物可以对抗体进行标记,而抗体则可以偶联纯金属同位素。

【2】Sci Transl Med:新的成像软件能发现癌症

doi:10.1126/scitranslmed.3002564

新的成像软件可能与病理学家的眼睛相媲美。

研究人员创建了一种叫做“C-路径”的电脑程序,这种程序可对乳腺组织做显微图象的扫描以寻找6000种以上的癌症特征。

该软件在2组妇女中帮助预测了乳腺癌的严重性,它可能是一种判断某位患者存活机会的有用工具。

自1920年代以来,病理学家大多依赖于同一组少数特征来发现组织样本中的异常。 Andrew Beck及其同事研发的C-路径旨在发现可帮助更为精确地反映患者存活结果的癌组织的额外特征。 他们对采自荷兰的一组病人的组织样本做了C-路径的测试。

【3】ACS Nano:借助纳米颗粒可实现肝癌细胞成像

DOI: 10.1021/acsnano.5b07200

在多数的恶性肝脏肿瘤的治疗中,手术切除都是第一线的治疗方案。在肝脏肿瘤切除手术中,如果能更精细地区分肿瘤和正常组织的边缘,以及能够观测到微观损伤的区域,对于成功的肿瘤切除手术非常重要。美国纽约纪念斯隆-凯特琳癌症中心的Moritz F. Kircher博士领导的课题组,合成了一种硅包被、表面增强拉曼散射的纳米颗粒(NPs),可以用于肝脏肿瘤成像。

在临床治疗中,恶性肝脏肿瘤的最有效的方法就是手术切除,然而手术切除常常无法全部切除所有的恶性组织。在正常组织和恶性肿瘤组织的边缘非常难以区分,小块的肿瘤组织的遗存会严重影响术后的恢复。随着腹腔镜检查技术和机器手臂手术操作越来越普及,对于正常组织和肿瘤组织的边缘区分的意义更加重要。虽然现在存在很多种肝脏表明成像的工具,比如核磁共振成像,计算机断层扫描,正电子放射断层造影术,以及超声成像等,都存在着这样或者那样的不足。

【4】抗体成像助力癌症研究

抗癌药物的研发过程非常曲折:起初,细胞实验和小鼠实验的前景都非常乐观;但是,随后的猴子试验就非常让人沮丧:猴子们被那些旨在靶向和杀死胰腺癌细胞的药物毒死了。

该药物的研发团队成员、加州Genentech公司的Simon Williams指出,团队检验过收集的组织样本,但是没有发现任何迹象提示药物具有毒性。当研究人员对活体进行成像,并跟踪药物在动物体内的扩散时,他们终于找到了症结所在:这种基于抗体的药物主要被动物的骨髓吸收,进而杀死骨骼的白细胞。鉴于此,研究人员放弃了这种药物。

当生物药物进入活体时,研究人员往往不知道后续会发生什么情况。从早期试验到最终应用于临床,他们并不能确定药效究竟如何。有时患者会对药物产生响应;有时则不会。无论结果如何,研究人员都想知道为什么。但通常他们缺乏合适的研究工具。

【5】新型3D成像技术或可改善乳腺癌的筛查

新闻阅读:3-D imaging improves breast cancer screening

如果能够早期发现乳腺癌,研究者或许就能够更清楚地对肿块进行分析,从而就能够降低癌症对患者的危害风险,近日,来自梅奥诊所的研究者们就开发出了一种新型的三维乳腺癌成像技术,该技术就能够通过增加乳腺癌筛查的准确性来有效早期地对乳腺癌进行诊断。

乳腺肿块是女性乳腺中不断发展的一种特殊组织,有时候乳腺肿块也是乳腺癌发生的一种标志;研究者Megan Meyers说道,被称为3-D钼靶成像的数字乳腺断层摄影技术能够产生一系列详细的乳腺图像,从而就能够帮助研究者更好地对乳腺进行逐层评估;数字乳腺断层摄影技术如今已经得到了FDA的批准,而且已经有超过100项临床研究都对该技术进行了利用,基于该技术,医生们就能够以更高的准确性对乳腺癌进行扫描,而这并不会受到患者年龄和乳腺密度的影响。

【6】Cancer Res:新型成像技术可有效检测出恶性耐药性的癌症

doi:10.1158/0008-5472.CAN-15-1582

近日,刊登在国际杂志Cancer Research上的一项研究报告中,来自曼彻斯特大学等处的科学家通过研究开发了一种新型成像检测技术,其可以在肿瘤扩散之前帮助医生们鉴别出更多危险的肿瘤,并且指导临床治疗;文章中研究者详细描述了这种磁共振成像技术如何绘制出缺氧肿瘤存在的区域。

缺氧状态是癌症恶性发展的一个标志,其也会促进肿瘤内部血管的生长,从而促进癌细胞向机体其它部位扩散;这项研究或可帮助开发有效的放疗技术来增强X射线的剂量来有效作用缺氧区域的肿瘤组织,同时也为监测是否放疗或者其它药物有效提供思路。文章中研究者利用一种新出现的名为氧增强的磁共振成像技术来通过将癌细胞植入小鼠机体中,从而绘制出缺氧性肿瘤的位置,该技术未来或可用于癌症病人的临床研究中。

氧增强的磁共振成像技术可以通过监测成像密度的改变来发挥作用,而成像密度的改变往往是因为血液或组织液中溶解性氧浓度的改变而引起,有些组织可以摄入额外的氧气来快速生长,而其在MRI扫描下就会出现成像密度增强的改变。研究者预测道,相比较好氧气区域而言,对缺氧肿瘤区域的成像强度改变的程度将会大幅下降,研究者表示,MRI技术可以有效检测缺氧肿瘤区域,而这一研究开始于对肾脏癌细胞系生长的图像分析。

【7】Nature:活体成像捕捉癌细胞的一举一动

在我们展示影片时,当人们看到肿瘤病变如何演化,都惊讶地站了起来。这是一种认知上的改变。

当 Mikala Egeblad 完成第一个活鼠体内肿瘤细胞的活动影片时,她兴奋不已。在那之前,她已经对显微切片上的样本进行了研究。不过在活的动物体内观察细胞则令人产生更为鲜活的感知。“就像你打开显微镜观察活的老鼠,相同的细胞突然间疯狂地动来动去。”美国纽约冷泉港实验室癌症研究员 Egeblad 说道,“它真的改变了我的想法。”

越来越多的癌症研究人员正在寻找机会观察原生环境中的单个肿瘤细胞。在静态组织培养研究中,研究人员不得不推断肿瘤附近的癌细胞和其他细胞可能在做什么以及它们可能会如何相互作用。一种被称为活体成像的方法能够追踪活的动物体内的癌变,可以将这些互动表现出来,并允许生物学家放大显示导致疾病或抵抗治疗的肿瘤中的少数危险细胞。

这项技术出现的时间并不长,实验室仍在研究如何最好地分析生成的视频数据。不过过去 10 年里活体成像技术的不断使用已经帮助科学家拼凑出了关键的细胞和分子时间的时间轴,例如肿瘤细胞进入血管的过程等。这样的线索产生了关于癌症如何生长、传播和抵抗治疗的新假设。这些信息最终会使药物开发者了解为何无法治疗一些癌细胞。

【8】Nat Methods:高端成像技术让癌细胞无所遁形

doi:10.1038/nmeth.3656

利用高科技的成像方法,来自华盛顿大学的科学家就可以在组织深处清楚地看到早期发育中的癌细胞,这或许比之前利用荧光蛋白来观察癌细胞要更加清晰直观,相关研究发表于国际杂志Nature Methods上。

研究者Lihong Wang表示,通过遗传性地修饰胶质母细胞瘤细胞使其表达BphP1蛋白,我们就可以利用光声层析成像 (Photoacoustic tomography)在组织1厘米深处清楚地观测成百上千个活的癌细胞,光声层析成像技术是一种新型的无损无创生物医学影象技术;本文研究工作中研究人员首次将深度侵入技术、高分辨率的光声成像技术同可逆转的可变开关非荧光的细菌光敏色素相结合进行研究。

研究者指出,蛋白质的遗传编码可以使得我们对组织深处的生物学过程进行成像并且靶向追踪,而蛋白质的光控开关特性也可用作新的成像功能;BphP1蛋白可以感知不用类型的光,同时相应改变其吸收特性,这种特性就可以帮助研究者利用两种类型的光:红光或近红外光来获取癌性组织的成像结果,同时也可以对成像结果进行对比来获取癌细胞高度敏感性及高分辨率的成像结果。

【9】PNAS:PET成像帮助预测癌症药物应答

doi: 10.1073/pnas.1524212113

最近,美国UCLA的研究人员在国际学术期刊PNAS上发表的一项最新发现可能帮助开发出检测人类脱氧胞苷激酶的新方法,该酶表达水平较高的癌症病人可能对癌症治疗方法产生应答。

过去几十年里,PET成像技术得到迅速发展,取得显著进步,这使得科学家们能够检测到一种参与人类DNA合成的重要酶——脱氧胞苷激酶(dCK),之前研究发现该酶在急性白血病细胞以及激活的淋巴细胞中表达很高,能够控制核苷酸补救合成途径中的一个关键步骤,该酶也是癌症治疗以及PET成像的一个重要靶点。

在这项长达7年的研究中,UCLA 的研究人员开发出一种叫做[18F]CFA的高度复杂的PET探针,首次在人类中检测了dCK的活性。研究人员表示,这种技术的成像质量更好,能够清晰地看到dCK活性较高的组织,其中包括肿瘤组织,在此之前针对dCK开发的任何一种针都无法检测到人体中存在高活性dCK的组织。

【10】Cancer Res:新型成像技术助力癌症研究治疗

doi:10.1158/0008-5472.CAN-14-0141

刊登在过国际杂志Cancer Research上的一篇研究论文中,来自达特茅斯Geisel医学院的研究人员开发了一种新型的荧光成像技术,其可以不在活组织检查的情况下精确鉴别出靶向癌症疗法的特殊受体。

研究者Kimberley S. Samkoe教授说道,蛋白质的过度表达往往是特殊癌症的一个标志,而且也常常在临床肿瘤学领域通过检测肿瘤来用于开发癌症患者的个体化疗法;蛋白质的表达可以通过对肿瘤组织的总蛋白分析测得,而本文中新型技术的开发可以帮助研究者在不进行侵入性活检的情况下精确鉴别出蛋白质受体的含量。

研究者开发的这种双重追踪体内受体浓度成像(RCI)技术包括同时注射靶向和非靶向的成像制剂,随后研究者对5种肿瘤组织的蛋白表达进行了研究,将RCI测得的数据同临床免疫组化所的的数据进行比较,结果显示,通过RCI测得的蛋白质表达和组织分析所得到的结果具有较强的关联性,常用于测定蛋白质表达的技术,比如蛋白印迹或流式细胞计数等,其和RCI值并无关联性。(生物谷Bioon.com)

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