癌症的生长需要稳定的营养供应。肿瘤通过发出信号，触发血管形成，从而确保肿瘤得到充足的营养，这一过程称为血管生成。在过去的几十年里，针对这一过程，研究人员开发出阻断血管生成和肿瘤血液供应的重要治疗方法。尽管抗血管生成剂显示出一定的治疗前景，但有效性仍较为有限。我们很难判断血管是否产生了耐药性，或者药物是否被充分输送到靶标。因此，研究人员试图找到更好的方法，以监测肿瘤和周围组织血管的情况，尤其是监测这类药物的反应。近日，纪念斯隆-凯特琳（MSK）癌症中心的研究显示，一种基于激光的新技术可以形成肿瘤血管的清晰图像，显示肿瘤血管在抗血管治疗后的细节变化。这种非侵入性的成像方法结合光学和超声成像技术来获取图像。相关研究成果发表在3月12日的《自然-生物医学工程》(Nature Biomedical Engineering)期刊上。
一种结合激光和超声波的新影像技术可以生成小鼠结肠癌肿瘤大（红色）小（绿色）血管的清晰图像。这项技术可能成为重要的研究工具，能帮助监测某些药物的反应。(Katja Haedicke, Jan Grimm实验室)
研究团队由MSK分子成像专家Jan Grimm和博士后研究员Katja Haedicke领导，他们给小鼠注射了一种新的抗血管药物，并在小鼠身上测试了这项技术。他们获取了小鼠肿瘤血管的高分辨率图像，以及用药后血管随时间变化的情况。“这是人类首次使用这种技术来深入观察活体动物的肿瘤治疗情况，”Grimm博士说。“这可能是一个非常有价值的研究工具，可用于癌症药物的研发过程，不仅包括抗血管生成药物，还包括其他癌症药物。”近年来，在肿瘤组织内获得类似的高分辨率活体图像的唯一方法是活体镜检。这需要在皮下植入一个小窗口装置来接近肿瘤，有导致炎症的风险。Grimm博士指出:“操作这类侵入性手术必须考虑的一点是，肿瘤的生物学表现是否符合正常情况。”“而且通过活体镜检未必能确切了解生物学过程。”这项研究使用的新方法称为光栅扫描光声成像系统(RSOM)。它会向组织发射超快激光脉冲。随后，组织会作出反应，迅速扩张和收缩，从而产生一种可测量的超声波。通过监测超声波脉冲带宽，可以看见和区分大小不同的血管。他们使用一种能吸收血红蛋白的理想激光频率，通过改变这个频率，能够进一步区分富氧血红蛋白和缺氧血红蛋白。这是分析治疗后肿瘤血管内情况的另一个思路，能揭示血管和肿瘤的健康状况，以及治疗是否有效。他们还测试了癌症小鼠模型对血管靶向光动力疗法(VTP)的反应，结果证实这项技术是具有潜力的。通过对小鼠模型经皮下植入不同的癌症，研究人员使用RSOM成像技术来分析VTP对小鼠的影响。他们能够清楚地看到肿瘤的血管在治疗后发生的改变，并预测哪些肿瘤在开始治疗后几天内会有反应。在治疗后一段时间内监测肿瘤发现，血管对VTP似乎产生了意想不到的反应。起初血管会收缩，然后短暂恢复。“治疗一小时后，血管看起来很糟糕，但一天后，它们又完美恢复了”Grimm博士说，“然后血管就发生死亡，并永久消失。”得到这种血管短暂恢复的图像证据或有助于改进治疗方法。医生可以在第一时间给患者提供针对血管的药物，也可以利用血管破溃前的适当时机给予药物。“当血管最后一次富含氧气时，可以使用核心药物，例如化疗和靶向疗法。”“就像大门打开，扔进炸弹，把里面的一切都击垮”，Grimm博士解释。此外，RSOM成像还可用于观察肿瘤血管在辐射后的反应。“这项技术让我们看到的影像范围，是以往任何人都做不到的，”Grimm博士说。“这不仅是研究癌症的抗血管生成疗法的重要工具，也有助于研究涉及血管的一系列生物学过程。”
来源：
https://www.mskcc.org/blog/listening-therapy-imaging-technique-combines-light-and-sound-monitor-drug-response
