眾所周知，癌癥腫瘤中的氧氣是幫助放射治療取得成功的主要因素。實體瘤中的缺氧或缺氧也被認為是抵抗治療的重要因素。然而，如果不對整個組織的氧氣分布進行侵入性采樣，或者不對整個腫瘤進行平均，則很難監(jiān)測腫瘤氧合作用，而氧氣在腫瘤內(nèi)是高度異質(zhì)的。
由 Brian Pogue 博士領(lǐng)導的達特茅斯和達特茅斯-希區(qū)柯克諾里斯棉花癌癥中心的一個研究小組開發(fā)了第一種非侵入性方法，可以在放射治療進行時直接監(jiān)測腫瘤內(nèi)的氧氣分布。通過注射氧探針藥物 PtG4，他們能夠?qū)δ[瘤內(nèi)的氧分布進行成像。該方法測量 PtG4 的發(fā)光壽命，同時它被放射治療發(fā)出的切倫科夫光激發(fā)。這種名為 PtG4 的藥物會在腫瘤中停留至少一周，并反復進行成像。
Pogue 解釋說：“成像都是在沒有任何額外輻射的情況下完成的，只需使用相機監(jiān)測放射治療過程中的輻射即可。”“根據(jù)兩種腫瘤系，一種已知對輻射有反應(yīng)，另一種已知具有抗性，我們可以看到腫瘤氧合作用的差異，這反映了它們的反應(yīng)差異。”該團隊的研究結(jié)果“分次放射治療期間切倫科夫激發(fā)磷光動態(tài)成像的異種移植腫瘤中的組織 pO2 分布”由主要作者 Xu Cao最新發(fā)表在Nature Communications上。
Pogue 的團隊能夠通過特殊技術(shù)捕捉氧合成像。“我們的放射治療部門有一套獨特的時間門控攝像機，專為基于切倫科夫的輻射劑量測定而設(shè)計，但我們將它們用于監(jiān)測接受治療的腫瘤中氧氣的額外目的，”Pogue 說。“因此，使用這些專門的切倫科夫相機使測量成為可能。”Pogue 的團隊還與賓夕法尼亞大學佩雷??爾曼醫(yī)學院的 Sergei Vinogradov 教授及其團隊合作，他們制作了 PtG4 并支持藥物表征和研究的共同監(jiān)督工作。
Pogue 希望將這種腫瘤監(jiān)測能力發(fā)展成為一種有用的臨床輔助手段，用于追蹤腫瘤對放射治療的反應(yīng)，尤其是已知缺氧的腫瘤。在治療時獲得此類信息可能有助于影響治療決策，例如在需要時加強放療。“當患者接受放射治療時，治療的設(shè)計應(yīng)盡可能多地直接利用有關(guān)患者腫瘤的信息，”Pogue 說。“今天，我們使用腫瘤的形狀及其周圍的組織。但是，我們還需要考慮使用腫瘤代謝的測量值，因為這也會影響治療的成功。未來的放射治療在計劃或?qū)嵤┲委煏r，治療應(yīng)該理想地結(jié)合代謝特征，例如腫瘤的氧合。”
邁向這個未來的下一步已經(jīng)在進行中。Pogue 的團隊正在尋求表征他們可以從多小的區(qū)域追蹤氧合作用，以及他們可以多快進行測量。“我們的目標是以視頻速率生成氧氣圖像，其空間分辨率使我們能夠看到人類腫瘤中與放射生物學相關(guān)的缺氧結(jié)節(jié)，”Pogue 解釋說。
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