肝癌磁共振分子影像診斷的研究進展＊

顧 燕 綜述，曾 燕審校

（重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院放射科400010）

原發(fā)性肝癌（hepatocellular carcinoma，HCC）是消化系統(tǒng)常見的惡性腫瘤之一，占惡性腫瘤病死率第3位，發(fā)病隱匿、侵襲性強、惡性度高，近70%肝癌患者確診時已屬中晚期，因此，早期診斷與治療是提高治愈率及改善生存質(zhì)量的關(guān)鍵。臨床上肝癌的診斷主要依賴血清學(xué)和常規(guī)影像學(xué)檢查，對于中晚期典型的肝癌兩者靈敏性和特異性均較高，但是對于早期不典型肝癌的診斷具有一定的難度。目前，最新的分子影像技術(shù)（特別是磁共振分子影像）在肝癌的早期診斷方面顯示出潛在的研究價值和應(yīng)用前景，本文將對肝癌的磁共振分子影像診斷做一綜述。

1 分子影像學(xué)

1999年美國Harvard大學(xué)Weissleder等提出了分子影像學(xué)（molecular imaging，MI）的概念：即在活體狀態(tài)下，從分子和細胞水平對生物體的病理生理變化進行定性和定量的檢測。MI技術(shù)有4個重要因素［1］：（1）有效的高親和性的分子探針（molecular probe，MP）；（2）MP克服生物屏障（血管壁、細胞膜）的能力；（3）化學(xué)劑生物放大機制；（4）敏感的、快速的、高分辨率成像技術(shù)。

分子影像的關(guān)鍵在于MP的構(gòu)建，MP是指以特定方法（共價或非共價鍵化學(xué)連接）將親和組件（能靶特異性結(jié)合的物質(zhì)）與信號組件（能產(chǎn)生影像學(xué)信號的物質(zhì)）相結(jié)合而構(gòu)成的一種復(fù)合物。

分子探針根據(jù)靶向的機制不同分為主動靶向和被動靶向。主動靶向是指MP通過親和組件介導(dǎo)位置特異性聚集；被動靶向，是指探針在體內(nèi)的自然分布，常見的被動靶向的機制是體內(nèi)的內(nèi)皮吞噬系統(tǒng)將探針吞噬，進行被動顯像。另外，腫瘤的增強通透性和保留（enhanced permeation and retention，EPR）效應(yīng)亦是腫瘤被動靶向分子成像的主要機制，因為癌細胞比正常細胞分泌更多的血管通透因子，造成腫瘤組織周圍的血管通透性比正常細胞周圍的血管通透性高，加上癌組織的淋巴系統(tǒng)被破壞，造成高分子化合物停留在腫瘤組織時間較長的顯像，成為大分子粒徑，尤其是納米顆粒標記的探針被動聚集在腫瘤部分［2］。EPR被動靶向的主要缺點為非癌組織的炎癥區(qū)域亦可同樣觀察到大分子物質(zhì)的聚集從而不能特異性的實現(xiàn)腫瘤的靶向［3］。因此，在EPR效應(yīng)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)主動靶向，在腫瘤的特異性診斷中更具有價值。

借助MP的信號組件，在核素顯像、磁共振成像、光學(xué)成像、聲學(xué)成像等設(shè)備下顯像。不同的顯像模式各具優(yōu)缺點，核素顯像靈敏性、特異性高，但空間分辨率低，有輻射損害；光學(xué)顯像高敏感性、實時監(jiān)測、無創(chuàng)性，但穿透力弱，不能檢測深部病變；超聲顯像分辨較高、操作簡單、使用靈活，但主觀依賴性強；磁共振顯像分辨率高、多序列成像、無輻射等特點，已被臨床用于檢測腫瘤組織內(nèi)代謝的變化等。隨磁共振成像設(shè)備、技術(shù)迅速發(fā)展，磁共振分子顯像有望成為繼放射性核素分子成像之后最先進入臨床應(yīng)用的分子成像技術(shù)。

2 肝癌磁共振分子影像診斷

肝癌磁共振分子影像診斷的關(guān)鍵在于肝癌特異性的MP的構(gòu)建，包括靶向肝癌的分子靶點、信號組件及連接的載體等。各種不同的成像方式各具優(yōu)缺點，而將多種成像方式融合在一起的多模態(tài)分子影像呈現(xiàn)出一種良好的發(fā)展前景，體現(xiàn)了今后分子影像的一種發(fā)展趨勢。

2.1 肝癌磁共振分子影像探針的常見分子靶點 肝癌組織由實質(zhì)和間質(zhì)構(gòu)成。MP可以靶向正常肝實質(zhì)、肝癌實質(zhì)或間質(zhì)組織。腫瘤細胞表面的特異性受體如甲胎蛋白（AFP）、磷脂酰肌醇蛋白聚糖－3（GPC3）可作為靶標特異性聚集 MP。腫瘤體積生長至2～3mm3時，腫瘤的生長因需依賴豐富的供血和其他營養(yǎng)物質(zhì)，伴隨大量的新生血管生成，可選擇與腫瘤血管生成密切的高度表達受體而正常實質(zhì)不表達的整合素αvβ3、血管內(nèi)皮生長因子受體（VEGFR）、血管細胞黏附因子（VCAM－1）等分子作為靶標。

正常肝實質(zhì)因其表面特異性表達唾液酸糖蛋白，可特異性攝取阿拉伯半乳糖，而腫瘤組織不表達唾液酸糖蛋白。Jia等［4］制備偶聯(lián)阿拉伯半乳糖的磁共振納米顆粒的MP，能明顯降低正常肝實質(zhì)的信號，而腫瘤組織的信號呈相對高信號，有利于發(fā)現(xiàn)小肝癌。靶向正常組織不足之處在于對發(fā)現(xiàn)的病灶不能進一步進行準確的定性。

肝癌細胞膜特異性表達的受體，是MP構(gòu)建常選擇的一類受體。AFP是肝細胞膜上特異性表達的糖蛋白，Huang等［5］構(gòu)建了一種修飾AFP單抗的氧化鐵納米顆粒的MP，用于模型動物的肝癌特異性顯像。GPC3是一種肝癌特異性表達的膜性硫酸乙酰肝素糖蛋白，Hsu等［6］研究發(fā)現(xiàn)肝癌腫塊小于3 cm時，GPC3mRNA的表達率顯著高于血清中AFP（43%，P＜0.01）和肝癌組織中 AFP mRNA（41%，P＜0.01）的表達率，GPC3在肝癌表達特異、表達率高、敏感，是肝細胞癌早期的敏感標志物。Nguyen等［7］研究表明當肝癌組織的直徑大于3cm和小于3cm時，AFP的特異性由52%下降至25%。Li等［8］制備了一種靶向肝癌GPC3分子的磁共振納米粒，并實現(xiàn)了體外肝癌HepG2細胞特異性的磁共振顯像。

αvβ3在肝癌腫瘤組織血管內(nèi)皮高度特異性表達，而正常組織中不表達，近年來αvβ3的特異性配體RGD肽被廣泛用于MP的構(gòu)建來進行肝癌早期診斷［9］。Willmann等［10］報道其制備的靶向腫瘤血管超聲造影劑在體外可與高表達VEGFR2的小鼠血管肉瘤細胞特異性結(jié)合，在體內(nèi)能夠特異性增強小鼠移植瘤組織。

2.2 肝癌磁共振分子影像探針的信號組件 磁共振造影劑分為順磁性、超順磁性兩類，又稱T1和T2弛豫造影劑。

T1弛豫造影劑是一種陽性造影劑，臨床上應(yīng)用廣泛的是二乙三胺五醋酸釓（Gd－DTPA），但Gd－DTPA是一種結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定的化合物，難以與生物大分子螯合，不能作為靶向顯像的載體［11］。可通過化學(xué)結(jié)合的方法將Gd離子通過螯合物結(jié)合在大分子物質(zhì)上而實現(xiàn)顯像。Rosenthal等［12］研究將Gd－DTPA連接在抗體上靶向腫瘤，但由于抗體上承載的Gd離子過多而導(dǎo)致抗體的免疫原性銳減，不能高效的實現(xiàn)抗原抗體的特異性結(jié)合。Ao等［13］研究構(gòu)建了包裹Gd－DTPA的PLGA造影劑，觀察到模型兔肝的增強。Ratzinger［14］等制備了一種PLGA表面修飾Gd－DOTA和Gd－DTPA的造影劑，弛豫率分別達到17.5mM－1.s－1和12.9mM－1.s－1，為體內(nèi) T1增強分子成像奠定了基礎(chǔ)。

T2弛豫造影劑，納米超順磁性氧化鐵（SPIO），是由網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)清除的造影劑，SPIO磁化速度比順磁性物質(zhì)快，具有良好的可修飾性，經(jīng)過表面連接抗體、肽、蛋白質(zhì)、小分子等特異性靶向靶標，目前，以SPIO納米顆粒為信號組件兼載體的分子探針構(gòu)建的研究應(yīng)用廣泛。Li等［15］制備了一種RGD肽修飾SPIO的納米顆粒，有望成為檢測腫瘤內(nèi)血管生成的分子探針。SPIO本質(zhì)上是負性造影劑，易與肝硬化背景基礎(chǔ)上的其他原因如出血、鈣化、金屬沉積等產(chǎn)生的低信號混淆。同時，高磁敏感性的超順磁性造影劑對鄰近正常肝實質(zhì)的信號會產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致圖像模糊或病灶周圍背景的破壞，這種局部失真稱為磁敏感偽影或模糊效應(yīng)，往往成為準確診斷病變狀態(tài)的主要障礙［16］。

無論T1或T2造影劑，往往單獨增強其正性或負性效應(yīng)，Yang等［17］研究構(gòu)建了一種攜RGD肽的磁共振T1／T2同時顯像的納米顆粒，并實現(xiàn)了高表達αvβ3的腫瘤細胞的體內(nèi)外T1和T2顯像，同時實現(xiàn)T1／T2加權(quán)的顯像可為腫瘤的診斷提供更為豐富的診斷信息。

2.3 肝癌磁共振MP的常見載體 MP的載體的大小、電位等可影響其在體內(nèi)的生物分布及清除過程。腫瘤組織生長過程中形成大量結(jié)構(gòu)不完善的新生血管，內(nèi)皮間隙約為380～780nm，而正常的血管內(nèi)皮間隙僅7nm左右。載體要靶向細胞膜，就需穿過腫瘤血管內(nèi)皮間隙到達血管外。除粒徑外，納米顆粒本身的化學(xué)特性也會影響其“隱蔽性”，有研究表明納米顆粒表面帶有正電荷易引起與細胞的非特異性結(jié)合，帶有負電荷易與血漿蛋白吸附而導(dǎo)致更快的被網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)攝?。?8］。納米顆粒載體的類型主要由以下幾類。

脂質(zhì)體表面可連接親和組件及信號組件等進行進一步修飾。Wang等［19］通過研究成功制備了一種CD44抗體靶向肝癌的脂質(zhì)體顆粒，并見肝癌腫瘤處特異性熒光顯像。

高分子聚合物中的聚乙酸羥基乙酸共聚物（PLGA）的應(yīng)用廣泛，是一個無毒、生物相容好、可生物降解的載體。PLGA可被不同的基團進行修飾，連接各種配體對靶標進行特異性的靶向，還可連接信號組件進行顯像。Bicho等［20］制備了一種CD8抗體修飾的PLGA納米顆粒，實現(xiàn)了腫瘤的靶向治療。

樹狀聚合物由高分子物質(zhì)如聚酰胺、聚乙酯、聚乙醚、聚多肽等構(gòu)建而成，樹狀物由一個引發(fā)核及徑向連接的重復(fù)支化單元組成，分支單元上具有豐富的基團，可以修飾性連接信號組件或親和組件。Geraldo等［21］制備了一種以PAMAM為載體葉酸修飾的MP，有望實現(xiàn)腫瘤的靶向成像。

磁共振納米顆粒是一種很具有前途的MP載體，其核心常為氧化鐵的等超順磁性物質(zhì)，外周包被右旋糖苷等親水性物質(zhì)。Hsieh［22］等通過在氧化鐵納米顆粒表面修飾VEGF抗體實現(xiàn)結(jié)腸癌模型體內(nèi)腫瘤顯像。

2.4 肝癌的多模態(tài)分子影像診斷 多模態(tài)成像是指聯(lián)合核素顯像、磁共振成像、光學(xué)成像、超聲成像等多種分子影像技術(shù)，相互取長補短的一種顯像模式。多模態(tài)融合包括軟件融合和硬件的融合，軟件的融合是采用不同模式的系統(tǒng)分別采集圖像，然后對圖像進行后處理進行數(shù)據(jù)融合，硬件的融合是指在同一臺機器上同時或間隔很短時間獲取功能或解剖的圖像。臨床上應(yīng)用的SPECT／CT和PET／CT均屬多模態(tài)成像，而PET／MRI亦在研究當中。針對多模態(tài)成像，多模態(tài)分子成像探針的構(gòu)建是關(guān)鍵，即在同一探針上連接多個模式的顯像組件，實現(xiàn)不同顯像模式包括核醫(yī)學(xué)、磁共振、光學(xué)、超聲等模式下的多重顯像。

Lee等［23］研究構(gòu)建了一種靶向正常肝實質(zhì)唾液酸糖蛋白的放射性核素和磁共振T2顯像雙模式的納米顆粒，實現(xiàn)了正常肝實質(zhì)的放射性核素和磁共振的雙重顯像。James等［24］研究構(gòu)建一種攜GPC3抗體的熒光、磁共振雙模態(tài)的納米顆粒，實現(xiàn)了HepG2細胞的體外近紅外熒光顯像和磁共振雙模態(tài)顯像。

3 展 望

總之，磁共振分子影像技術(shù)包括多模態(tài)顯像在肝癌的早期診斷展示了良好的前景，但人體是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，MP在體內(nèi)的循環(huán)及代謝的機制仍需要不懈的研究與探索，目前仍多局限在動物試驗階段。隨著蛋白質(zhì)組學(xué)及基因組學(xué)等多學(xué)科的快速發(fā)展，肝癌的特異性標志物在不斷的探索與發(fā)現(xiàn)中，為肝癌診斷的靶標選擇提供了更多的選擇。分子影像為肝癌的早期診斷帶來了巨大的機遇與挑戰(zhàn)，磁共振MI無疑會在肝癌的早期診斷做出巨大貢獻。

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