化学成像可以帮助预测放射治疗对个体癌症患者的疗效

通过采用密歇根大学研究人员正在开发的一种新的成像方法来绘制患者肿瘤的化学成分图，癌症治疗的决定可以更好地适应个体患者。

如今，癌症的治疗方法——无论是手术、放射疗法还是免疫疗法——都是根据肿瘤的位置、大小和侵袭性来推荐的。该信息通常通过解剖成像(MRI或CT扫描或超声波)以及在肿瘤活检获得的组织中进行的生物测定获得。

然而，肿瘤的化学环境对特定治疗的有效性有显着影响。例如，肿瘤组织中的低氧水平会削弱放射治疗的有效性。

现在，来自密歇根大学和意大利两所大学的一组科学家证明，使用特殊纳米粒子的成像系统可以提供实时、高分辨率的化学图，显示肿瘤中感兴趣的化学物质的分布。

它可能会导致一种方法来帮助临床医生针对特定患者量身定制更好的癌症治疗建议——精准医学。

他们的研究发表在ACSNano上，据该论文的资深作者之一、密歇根大学化学教授RaoulKopelman介绍，该研究首次展示了一种可推广到任何感兴趣的化学物质的体内化学成像方法。

研究人员使用一种称为光声化学成像或PACI的组织“化学成像”方法。

“这种方法的新颖之处在于它是在体内直接在体内进行的，”科佩尔曼说。

该团队在小鼠身上测试了他们的系统，这些小鼠植入了来自患者肿瘤活组织检查的组织，称为异种移植物。源自患者的异种移植物概括了患者肿瘤的遗传和生物学特征。

PACI使用Kopelman和其他人在过去几十年开发的纳米颗粒，这些纳米颗粒可以注射到小鼠体内以靶向肿瘤并感知具有生物医学意义的特定化学物质，例如氧气、钠或钾。

当这种纳米传感器被能够穿透肿瘤组织的红外激光激活时，就会产生超声波信号，该信号可用于绘制该特定化学物质的浓度和分布图。

PACI方法可用于小鼠异种移植物，以反复跟踪特定患者肿瘤的特征，以评估肿瘤随时间推移的化学环境。

“这将允许优化针对特定患者的治疗方法——精准医学，”科佩尔曼说。

Kopelman及其同事将PACI与纳米颗粒结合使用，以感测氧气。在对小鼠肿瘤进行放射治疗后，研究人员发现肿瘤各部分的氧气水平与放射治疗对肿瘤组织的破坏程度之间存在显着相关性——组织中的局部氧气越低，局部放射治疗的疗效就越低.

“因此，我们提供了一种简单、无创且廉价的方法来预测放射治疗对给定肿瘤的疗效，并确定肿瘤微环境中的治疗耐药区域，”Kopelman说。

“这种化学图谱将帮助临床团队根据肿瘤异种移植物化学图谱的新诊断，为特定患者的肿瘤开出个性化的最佳治疗方案。”

在这项研究中，PACI已被用于患者来源的异种移植物。最终目标是能够直接在患者体内制作化学图谱。

Kopelman说，这是可行的，因为光纤可以穿过患者的静脉系统，就像在心脏手术中所做的那样，以接近肿瘤。然后纳米传感器可以被激光激活，但它需要为每种感兴趣的化学物质开发纳米传感器，并且每个纳米传感器都需要得到食品和药物管理局的批准。

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