近日，精密測量院研究團隊在利用超靈敏¹²⁹Xe MRI技術(shù)評估肺癌療效方面取得重要進(jìn)展。團隊利用自主研發(fā)的“多核（¹H/¹⁹F/¹²⁹Xe）磁共振活體分析系統”，結合團隊構建的一種新型Fe₃O₄基納米造影劑，成功實(shí)現了肺轉移癌免疫療效的¹²⁹Xe MRI實(shí)時(shí)精準評估，為肺癌療效評估提供了新的視角和解決方案。相關(guān)研究成果近期發(fā)表在國際知名期刊《德國應用化學(xué)》（Angewandte Chemie International Edition）上。

肺癌是我國發(fā)病率和死亡率最高的惡性腫瘤，其五年生存率低于20%。由于早期癥狀不明顯，多數患者就診時(shí)已經(jīng)處于中晚期，導致治療難度大幅增大。因此，肺癌的實(shí)時(shí)精準評估技術(shù)對于患者的及時(shí)發(fā)現和治療至關(guān)重要。目前常規的肺癌檢查技術(shù)中，CT檢查存在電離輻射風(fēng)險，不適合短期內多次評估，難以實(shí)現肺結構病變到肺功能損傷的影像評估。組織活檢雖然準確度高，但是存在創(chuàng )傷性。相比之下，研究團隊自主研發(fā)的超靈敏¹²⁹Xe MRI技術(shù)突破了傳統CT和組織活檢技術(shù)的限制，具有非電離輻射、超靈敏和無(wú)創(chuàng )傷檢測的優(yōu)勢，能夠實(shí)現肺部氣血交換功能和微結構的精準定量可視化檢測。

在肺癌臨床治療中，相比其它治療手段（化療、放療等），基于免疫檢查點(diǎn)阻斷（immune checkpoint blockade，ICB）策略的免疫療法在根除肺癌方面具有巨大潛力。然而，基于ICB策略的免疫治療需要依賴(lài)健康的免疫系統，肺癌組織的免疫抑制微環(huán)境嚴重降低ICB藥物的藥效。臨床數據顯示，僅有15-20%的肺癌患者對PD-1/PD-L1免疫檢查點(diǎn)阻斷劑敏感。為了提高ICB策略的免疫治療效果，研究團隊構建了一種活性氧響應型Fe₃O₄基納米造影劑，能夠在腫瘤區域過(guò)表達的H₂O₂環(huán)境下瓦解，促進(jìn)肺癌細胞充分利用鐵源，增強肺癌細胞的鐵死亡效果，并可逆轉腫瘤組織的免疫抑制微環(huán)境。在進(jìn)一步結合ICB藥物α-PD-L1的免疫治療中，肺癌抑制率高達88.2%，而單獨給予α-PD-L1治療的肺癌抑制率僅為2.4%，將肺癌免疫治療效果提升36.8倍。

?¹²⁹Xe MRI評估活性氧響應型Fe₃O₄介導的肺癌鐵死亡協(xié)同免疫治療效果

團隊利用超靈敏¹²⁹Xe MRI技術(shù)和Fe₃O₄基納米造影劑監測肺轉移癌的鐵死亡免疫療效。¹²⁹Xe MRI實(shí)時(shí)監測肺癌療效的結果顯示，隨著(zhù)肺轉移癌治療效果的提升，肺癌¹²⁹Xe MRI信號逐漸增強，這表明小鼠肺部的通氣缺陷區域逐漸減少，通氣功能逐漸改善。這一結果證明了¹²⁹Xe MRI技術(shù)成功實(shí)現對肺癌療效的實(shí)時(shí)監測，同時(shí)也證明Fe₃O₄基納米造影劑能夠促進(jìn)α-PD-L1免疫檢查點(diǎn)阻斷劑的免疫療效。進(jìn)一步地，團隊利用¹²⁹Xe化學(xué)位移飽和恢復技術(shù)（chemical shift saturation recovery，CSSR）獲取了肺部氣血交換功能和肺部微結構的影像信息，能夠更加直觀(guān)地評價(jià)肺癌細胞的生長(cháng)情況，表明¹²⁹Xe MRI技術(shù)能夠實(shí)現對肺癌療效的精準評估。這項研究為肺癌療效的實(shí)時(shí)監測和精準評估提供了新的技術(shù)手段，有望成為肺癌治療領(lǐng)域的重要工具。

? ¹²⁹Xe MRI評估肺轉移癌治療效果

該研究成果以“Monitoring ROS Responsive Fe₃O₄-based Nanoparticle Mediated Ferroptosis & Immunotherapy via ¹²⁹Xe MRI”為題發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《德國應用化學(xué)》。精密測量院研究員張磊和博士后丘茂松為文章共同第一作者，研究員陳世楨和周欣為通訊作者。

該工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、湖北省自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院青年交叉團隊項目的資助。

論文鏈接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202403771