分子成像技術在卵巢癌診療中應用的研究進展

郭士鉑，李忠原，付鵬，欒廈，段純禹，趙長久

(哈爾濱醫科大學附屬第一醫院核醫學科，哈爾濱 150001)

卵巢癌是最常見的婦科惡性腫瘤之一，卵巢癌早期大多無癥狀，確診時多屬晚期，因而是婦科癌癥相關死亡的主要原因之一[1]。臨床數據顯示，早期卵巢癌的5年生存率較晚期高[2]，因而盡早發現卵巢癌可能會提高卵巢癌患者的生存率。目前卵巢癌的診斷主要依據CT、經陰道超聲、磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)以及血清生物學標志物，但卵巢癌病灶較小，隱匿性強，上述檢查手段在卵巢癌檢測和定性方面存在明顯的局限性，對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胞減滅術+化療，但易產生耐藥性，約1/4的卵巢癌確診患者對鉑類制劑不敏感[4-5]。多種分子成像技術的出現彌補了傳統解剖學成像的缺陷。分子成像是一門基于傳統影像方法的新型成像技術，可在疾病早期進行細胞和分子水平的診斷，同時對患者進行手術和治療分層，評估腫瘤多種物質的代謝情況，無創實時監測腫瘤生物標志物的表達水平[6]。分子影像技術在卵巢癌診斷和治療中廣泛應用，部分新技術已轉化為臨床實踐，為卵巢癌的早期診斷和后續靶向治療提供了有效手段，提升了卵巢癌的早期檢測率和患者的總體生存率。現就超聲成像、光學成像、核醫學成像以及MRI的分子成像技術在卵巢癌診療中的應用進行綜述，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用

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

超聲分子成像實現了微觀細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)過表達是上皮性卵巢癌的特征表現，能夠靶向CA125的超聲造影劑可能是一種有前途的補充策略。Gao等[8]應用CA125靶向的回聲脂質和表面活性劑穩定的納米氣泡,用于CA125陽性OVCAR-3人卵巢癌荷瘤小鼠的標準臨床對比諧波超聲成像。與非靶向納米泡相比，CA125靶向納米氣泡在腫瘤內停留時間更長，超聲回聲更高[8]。使用CA125抗體偶聯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比增強劑外，還可為卵巢癌切除手術提供幫助。激酶插入結構域受體(kinase insert domain receptor，KDR)是腫瘤中新血管生成的關鍵調節因子之一，而血管生成在卵巢癌的進展和轉移中起著至關重要的作用。Willmann等[9]針對卵巢病變患者的試驗(首先靜脈注射KDR微泡造影劑，隨后行超聲分子成像，最后手術切除病變)顯示,惡性卵巢病變對KDR微泡造影劑的耐受性良好，并表現出強烈的KDR靶向信號，而大部分良性病變中未見KDR靶向信號。

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)吸收光子后產生超聲波的成像模態，結合了光學成像和超聲成像的優點。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體深部的腫瘤。Liu等[10]成功制造出可作為靶向對比劑的多用途葉酸靶向和氧/吲哚菁綠負載脂質納米顆粒(folate-targeted and oxygen/indocyanine green-loaded lipid nanoparticles，FA-OINPs)，其能夠增強近紅外激光照射后的超聲成像/光聲成像雙模成像。同時，光聲動力學/光熱介導的FA-OINPs具有強大的細胞毒性作用，能夠極大地促進SKOV3細胞的凋亡或壞死。光聲動力學/光熱介導的FA-OINPs在超聲成像/光聲成像雙模成像的指導下，既可提供用于疾病診斷的實時動態成像，又可提供靶向腫瘤治療的精確控制。

2 光學分子成像在卵巢癌診療中的應用

光學成像正在成為生物醫學研究和臨床研究的強大工具，圍手術期使用熒光分子示蹤劑可將腫瘤組織可視化，既可改善手術效果，也可指導術后治療決策。理想的熒光分子探針由靶向部分(如腫瘤細胞高表達或特異表達的抗體、肽或配體)和熒光團綴組成，可使用特定的光學成像系統進行特異性成像。首次報道的卵巢癌臨床光學分子成像探針是van Dam等[11]應用異硫氰酸熒光素標記的葉酸，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增加，故熒光素標記的葉酸可以在術中對腫瘤進行特異性成像，有利于更徹底地切除腫瘤。Tummers等[12]應用葉酸受體熒光現象介導術中治療，采用熒光成像發現了12例卵巢癌患者的57個病灶，切除惡性病灶44個，其中6個病灶在術前初步檢查中未發現。

近紅外光學成像的分辨率和信噪比高，可檢測組織表面以下的惡性細胞[13]。近紅外光譜中的光學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分子探針OTL-38，其可與葉酸受體α結合，在12例注射OTL-38的計劃行細胞減滅術的上皮性卵巢癌患者中，OTL-38在葉酸受體α陽性腫瘤和轉移灶中累積，可檢出既往檢查和(或)觸診未發現的額外29%惡性病變。除葉酸受體α外，OTL-38還可與葉酸受體β結合，導致假陽性熒光淋巴結的出現，隨后研究發現，上皮細胞黏附分子與葉酸受體α原發性腫瘤及其相應轉移灶中的表達水平相似，且無OTL-38假陽性淋巴結存在，故其可作為更合適的分子成像靶標[14]。在靶向CA125分子探針的臨床試驗中，Fung等[15]應用化學酶法，用近紅外染料IRDye 800CW對靶向CA125的抗體B43.13的重鏈聚糖進行位點修飾，通過近紅外熒光成像發現，ssB43.13-IR800可對異種移植小鼠模型中表達CA125的高級別漿液性卵巢癌進行成像，經離體分析證實，ssB43.13-IR800可結合并鑒定高級別漿液性卵巢癌的原發腫瘤和轉移性淋巴結樣本中的CA125細胞。

3 核醫學分子成像在卵巢癌診療中的應用

核醫學分子成像包括單光子發射計算機斷層成像和正電子發射斷層成像(positron emission tomography，PET)，是分子成像技術中獲得較多臨床轉化的成像方法。核醫學分子成像作為一種功能成像，可將腫瘤的生理生化過程可視化，以非侵入性的方式提供全身圖像，評估機體內部的異質性，并可重復掃描以監測治療反應。

3.1代謝成像 應用最普遍的代謝成像是利用18F-脫氧葡萄糖(fluorodeoxyglucose，FDG)進行的葡萄糖代謝成像。18F-FDG PET/CT可用于明確疾病臨床分期、療效評估以及復發監測。但18F-FDG PET也存在局限性，需要鑒別與卵巢癌囊性相關假陰性以及炎癥和良性腫塊引起的假陽性。18F-脫氧胸腺嘧啶核苷可參與DNA的合成過程，PET可反映細胞增殖程度。對細胞減滅術前卵巢癌患者行18F-脫氧胸腺嘧啶核苷PET檢查發現，與良性組織相比，惡性腫瘤對18F-脫氧胸腺嘧啶核苷的攝取更高，且與Ki67標記指數相關[16]。

3.2受體成像 為了克服18F-FDG的局限性，開發了新一代放射性示蹤劑，且部分已經轉化到臨床中。放射性示蹤劑通過靶向卵巢癌細胞表面或細胞內過表達的受體提供非入侵性、實時全身有關卵巢腫瘤受體狀態的信息，利用這些信息可對患者進行分層，制訂治療計劃或監視治療效果[14]。以葉酸為靶向受體的分子探針在臨床轉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葉酸表達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目前正在進行首次人體試驗(NTC03242993)評估，該試驗研究了18F-AzaFol在葉酸受體陰性和陽性卵巢癌患者體內的生物分布和葉酸受體特異性腫瘤檢測。Boss和Ametamey[19]的研究顯示，在大部分葉酸受體α陽性腫瘤中，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16α-18F-17β-雌二醇PET評估卵巢癌病變中雌激素受體α狀態的研究顯示，18F-16α-18F-17β-雌二醇PET能夠提供有關腫瘤雌激素受體α狀態的可靠信息[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，與健康細胞不同，快速增殖的癌細胞處于較高復制狀態下，基因組不穩定導致PARP1過表達，針對PARP1抑制劑的研究發展迅速，測定PARP1的表達可能有助于預測對PARP1抑制劑治療的反應，根據PARP1的表達制訂治療方案可能有助于改善卵巢癌患者的預后[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期試驗報告顯示，腫瘤高18F-FTT攝取與鉑治療耐藥正相關[22]。最近，Li等[23]應用68Ga標記DOTA(1,4,7,10-四氮雜環十二烷-1,4,7,10-四羧酸)偶聯的一種5-氨基酸肽TMVP1，其可以靶向腫瘤周圍和淋巴結過表達的血管內皮生長因子受體-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，在復發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高于背景水平，特別是復發性內皮竇腫瘤。68Ga-DOTA-TMVP1可作為一種評估復發性卵巢癌血管內皮生長因子受體-3水平的無創放射性示蹤劑，具有良好的診斷前景。

3.3免疫成像 惡性腫瘤的免疫治療，特別是針對免疫檢查點的治療，是近年來研究的重點。針對細胞毒性T淋巴細胞相關抗原4和程序性細胞死亡受體1的單克隆抗體已經顯示出抗腫瘤活性。有研究開發了針對小鼠程序性細胞死亡受體1的64Cu標記抗體，并且可用PET檢測腫瘤中程序性細胞死亡受體1的表達[24]。單光子發射計算機斷層成像術顯示，111In-程序性細胞死亡配體1在表達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-程序性細胞死亡受體1可無創顯示體內程序性細胞死亡受體1在腫瘤中表達的可行性[25]。99Tcm標記的人表皮生長因子受體-2親和體ZHER2：342被成功用于監測曲妥珠單抗在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測阿螺旋霉素治療的反應。CUB結構域包裹蛋白1是一種癌癥相關的表面蛋白，可促進腫瘤生長。Harrington等[28]研究表明，使用89Zr標記的CUB結構域包裹蛋白1抗體10D7后，通過PET能夠檢測小鼠皮下和腹膜內的異種移植卵巢癌，甚至可檢出直徑<3 mm的腫瘤組織。此外，細胞毒素偶聯的10D7在體內外均能有效抑制表達CUB結構域包裹蛋白1的卵巢癌細胞生長。

目前，核醫學分子成像技術逐漸成熟,在受體研究和基因研究方面具有巨大的應用潛力，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向核素分子影像診斷與核素治療一體化的方向發展，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用

MRI具有良好的軟組織分辨率、無創性和無電離輻射等優點，廣泛用于臨床診斷，尤其在卵巢癌診斷中的實用價值良好，其區分良惡性卵巢病變的準確率為83%～93%[29]。此外，還可通過彌散加權成像、動態對比增強和磁共振波譜等進行磁共振功能成像[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合使用，通過使用特異性成像探針靶向腫瘤細胞，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，還可實時監控分子探針遞送治療藥物的代謝過程。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為基礎的陽性對比劑探針和以超順磁性氧化鐵為基礎的陰性對比劑探針。

4.1T1陽性對比劑 以釓為基礎的順磁性分子探針能產生T1加權成像高強度信號，可對微小解剖結構的病灶進行成像。聚乳酸-乙醇酸納米顆粒是一種新型納米顆粒，可同時向腫瘤細胞輸送硼-姜黃素復合物和兩親性釓絡合物[31]。釓可運輸能被MRI檢測到的體內納米顆粒，這些納米顆粒通過葉酸受體靶向卵巢癌細胞。研究表明，中子治療與姜黃素細胞毒性相結合會產生協同作用，中子照射時，姜黃素的存在會提高細胞死亡率，顯著降低存活細胞的增殖，改善治療效果[31]。

4.2T2陰性對比劑 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用前景。Luong等[32]開發了一種以SPIONs為核心組成的多價納米載體，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，這個納米粒子在葉酸受體高表達的卵巢癌細胞SKOV3中顯示出較高的對比度和抗癌活性，與非靶向粒子相比，該納米顆粒在細胞內聚集，且治療效果較好。SPIONs-C595作為核磁共振納米造影劑檢測卵巢癌細胞的靈敏度很高。Shahbazi-Gahrouei和Abdolahi[33]將C595單克隆抗體與SPIONs偶聯，制備了新型MRI納米探針SPIONs-C595，其能夠靶向大部分卵巢癌細胞表達的黏蛋白受體，表明SPIONs-C595對黏蛋白受體陽性卵巢癌細胞OVCAR3具有較高的靶向性和親和力。

5 小結與展望

近年來，隨著人們對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用越來越廣泛，很多有前途的成像策略已經對臨床診療產生影響。隨著研究的深入，新的卵巢癌生物標志物不斷涌現，靶向這些生物標志物的分子成像劑不僅可作為識別腫瘤類型，還可選擇個性化靶向治療方法，并提供解剖和功能信息的混合成像系統(如PET/磁共振成像)已在卵巢癌診療中顯示出潛力。未來分子成像技術在卵巢癌的臨床前研究和臨床管理中將發揮更重要的作用。